Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пуццолановый портландцемент: экологически чистый строительный раствор

Пуццолановый портландцемент: экологически чистый строительный раствор

Главная страница » 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.

Технология получения

Современный пуццолановый цемент объединяет в себе группу цементов специального назначения, в составе которых содержится не менее 35% активных присадок. В частности, в состав единицы массы цемента пуццоланового (ГОСТ 31108-2003), входят следующие компоненты:

  • 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.

Физико-механические свойства бетона на основе самого востребованного пуццоланового цемента ЦЕМ II / А-П 42,5Н, регламентированные требованиями ГОСТ 31108-2003:

  • 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.

Еще в древности было известно, что смешением воздушной извести с вулканическим туфом можно получить гидравлически твердеющее вяжущее. Задолго до нашей эры греки для изготовления стойких в пресной и морской воде гидравлических растворов применяли туф Санторинского месторождения, а римляне — вулканический туф с месторождения Поццуоли. Такие добавки в последующем и были названы пуццоланами, а цементы, их содержащие, — пуццолановыми.

Известково-пуццолановые цементы, полученные путем совместного тонкого измельчения воздушной либо гидравлической извести с активной минеральной добавкой при небольшой дозировке гипса отличаются медленным твердением, невысокой прочностью, малой воздухо- стойкостью. С появлением портландцемента известко- во-пуццолановые цементы постепенно утрачивали свое значение в гидротехническом строительстве. В настоящее время промышленное их производство крайне ограничено. Однако стал широко применяться пуццолаповый портландцемент, содержащий активные минеральные добавки.

Активные минеральные добавки — это неорганические природные и искусственные материалы, обладающие гидравлическими и (или) пуццоланическими свойствами

. При смешении в тонкоизмельченном виде с гид- ратной известью и гипсом при затворении водой они должны образовывать тесто, способное после предварительного твердения на воздухе продолжать твердеть под водой. Активные минеральные добавки вводят в состав цементов для улучшения их строительно-технических свойств. Добавками осадочного происхождения являются — диатомит, трепелы и опоки.

К активным минеральным добавкам вулканического происхождения относятся пеплы, туфы, пемзы, витрофи- ры и трассы. Это продукты извержения вулканов, отложившиеся на разном расстоянии от места извержения и в различной степени охлажденные; при резком охлаждении из пород быстро выделяются газы, что повышает их пористость. В зависимости от последующего воздействия атмосферных агентов и степени уплотнения они разделяются на рыхлые пеплы — пуццоланы, камневид- ные пористые — вулканические туфы и сильно уплотненные разности—трассы.

Для пемзы характерно пористое губчатое строение, она представляет собой вспученное вулканическое стекло. Витрофиры имеют порфировую структуру и состоят на 75—85% из темного вулканического стекла. В их состав входят также полевые шпаты, кварц и др. Резкое охлаждение выбрасываемых из вулканов пород приводит к быстрой их закалке, что способствует образованию в них вулканического стекла. Они содержат также щелочные алюмосиликаты цеолитового характера, кристаллы полевого шпата, авгита и др. Иногда минералы бывают остеклованными.

Читать еще:  Утеплить чердак по плитам перекрытия

К искусственным добавкам относятся: кремнеземистые отходы, получаемые при извлечении глинозема из глины; искусственные обожженные в соответствующих керамических печах либо в самовозгорающихся отвалах пустых шахтных пород глины и глинистые и углистые сланцы; золы, зола-унос и шлаки, получающиеся при сжигании некоторых видов топлива; для них характерно преобладающее содержание кислотных оксидов. В ГОСТ из этих добавок указаны только кислые золы-унос; стандартом регламентированы и такие искусственные добавки, как доменные гранулированные шлаки, а также белитовый (нефелиновый шлам), получаемый при комплексной переработке нефелинов и содержащий до 80% минерала белита, частично гидратированного.

Активные минеральные добавки Способны химически взаимодействовать с гидроксидом кальция; в диатомите и трепелах в реакцию вступает содержащийся в их составе кремнезем. К. Г. Красильников, исследуя поверхностные свойства гидратированного кремнезема и его взаимодействие с гидроксидом кальция в водной среде, установил, что одной из важнейших характеристик является природа поверхности кремнезема; строение поверхностного слоя характеризуется расположением тетраэдров Si04, только частично связанных с объемной структурой, причем свободные углы этих тетраэдров, выходящие на поверхность, представляют собой гидроксильные группы.

Реакция гидроксида кальция с кремнеземом начинается с поверхности зерен и постепенно захватывает более глубокие слои; образуются гидросиликаты тобермори- товой группы CSH (В) с явно выраженным пластинчатым строением кристаллов. Иногда кремнекислоту, содержащуюся в осадочных породах, называют «активной». В действительности активной, так же как и неактивной кремнекислоты не существует. Например, наши-, ми опытами было установлено, что тоикоизмельчениый кварцевый песок проявляет «активность», взаимодействуя с гидроксидом кальция и особенно сильно при несколько повышенной (348К) температуре.

Нами отмечалось, что развивающиеся при механическом диспергировании кварца деформации нарушают кристаллическую структуру поверхностного слоя и несколько аморфизируют его. Деструктированпые в результате этого Слои кварца обладают высокой химической активностью, в частности по отношению к воде, что выражается в повышенной их растворимости.

Выше уже указывалось, что глиежи и золы-уноса являются продуктом обжига глинистых материалов. По мнению одних ученых, обжиг каолинитовых глин в интервале 873—1073К приводит к разложению каолинита на кремнезем и глинозем, по мнению других — к образованию метакаолинита. Независимо от вида и состава образующихся продуктов обжига они интенсивно взаимодействуют с гидроксидом кальция, причем установлено, что при этом образуется неизвестное ранее соединение — гидрогеленит (гидроалюмосиликат кальция) — 2Ca0-Ab03-Si02-8H20, а при соответствующей концентрации извести и 3Ca0-2Si02a£7. При повышении температуры обжига глинистых материалов > 1073К качество их, как активных добавок, снижается. Важно также минимальное содержание в них растворимого глинозема. Например, максимально допустимое содержание растворимого глинозема для глиежей — 2%.

Более сложной представляется природа гидравлической активности пород вулканического происхождения. Кремнезем и глинозем в них можно считать потенциально способными взаимодействовать с гидроксидом кальция. Однако это зависит от их структурных связей в составе породы. Наибольшей активностью обладает вулканическое стекло. Существенную роль в химическом связывании гидроксида кальция играют щелочные алюмосиликаты (анальцим — Na20-Al203-4Si02.2H20 и др.), являющиеся цеолитами и способные обменивать содержащиеся в них ионы щелочных металлов на ионы двухвалентных металлов и, в частности, извести. Как известно, такой ионный обмен смягчает жесткую воду. Исследования показали, что реакции обмена протекают в значительной степени при повышении температуры до 313—323 К, причем в течение года в раствор переходит до 85% содержащихся в породе щелочей.

Однако нарастание во времени прочности пуццолано- вого портландцемента объяснить этими реакциями нельзя, так как при обмене ионов щелочей на ионы кальция кристаллическая решетка цеолита сохраняется и, следовательно, нельзя ожидать такого изменения их структуры, которое повлияло бы на прочность цемента. Действие гидроксида кальция проявляется не только в этой обменной реакции. Полагают, что разрушается цеолитовая структура, благодаря чему кремнезем и глинозем связывают гидроксид кальция, образуя гидросиликаты кальция и возможно гидроалюмосиликаты кальция. Качество активных минеральных добавок будет зависеть также от содержания растворимого глинозема, т. е. в данном случае способного к взаимодействию с известью.

Читать еще:  Утепление потолка изнутри пенофолом, пенопластом, пенополистиролом, минеральной ватой

Некоторые добавки вулканического происхождения содержат до 8% щелочей, а зола-унос до 4—5%.

Для получения физико-химической характеристики активных минеральных добавок необходимо применять методы химического, петрографического, рентгенострук- турного и дифференциального термического анализов. Наряду с этим необходимы всесторонние испытания цементов, полученных путем совместного тонкого измельчения клинкера и гипса с различным содержанием изучаемой активной минеральной добавки. Исследуются прочностные показатели цементов с активными мине- ральными добавками, при твердении выявляются их строительно-технические свойства по сравнению с исходным портландцементом в растворах и бетонах.

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 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:

  • известь;
  • доменный шлак;
  • обожженный сланец;
  • пемза;
  • зола;
  • диатомит;
  • микрокремнезем и т. д.

Сырье для производства цемента

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.

Технология получения

Современный пуццолановый цемент объединяет в себе группу цементов специального назначения, в составе которых содержится не менее 35% активных присадок. В частности, в состав единицы массы цемента пуццоланового (ГОСТ 31108-2003), входят следующие компоненты:

  • 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.

Физико-механические свойства бетона на основе самого востребованного пуццоланового цемента ЦЕМ II / А-П 42,5Н, регламентированные требованиями ГОСТ 31108-2003:

  • 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.

Производители

Выпускают данный вид бетона следующие предприятия:

  1. ООО «Новоросцемент».
  2. ЗАО «Кавказцемент».
  3. ОАО «Белорусский цементный завод».
  4. ОАО «Красносельскстройматериалы».

Из стран дальнего зарубежья данный материал не завозится, т. к. применяется он для возведения крупных объектов, а длительная транспортировка повышает риск его порчи. Таким образом, использование этого материала может стать невыгодным с точки зрения финансов.

Читать еще:  Гидратация цементов как химический процесс. Фазовый состав продукции твердения

Как расшифровать маркировку цемента

Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса.

От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент.

Для его производства к глине добавляется известняк.

Характеристики цементного порошка

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает.

Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал.

Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами.

Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать.

От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри.

Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму.

Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое.

Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате.

Скорость затвердевания портландцемента можно регулировать с помощью гипса или других добавок. Также влияет температура окружающей среды и вода. Чем воздух холоднее, тем дольше цемент застывает.

При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

Водопотребность

Пуццолановый цемент, основу которого составляют диатомиты и трепелы, характеризуется увеличенной водопотребностью, приводящей к замедлению сроков наступления окончательного затвердевания. Для формирования цементного теста необходимое количество жидкости также увеличивается в зависимости от используемых минеральных активных элементов. Ее снижение отмечается при наличии в составе добавок туфа и трасса.

Увеличение водопотребности нежелательно потому, что оно способствует большему расходу цемента данного вида по сравнению с другими. Добавление золы уноса не меняет количество необходимой жидкости для затворения. Она может смешиваться как с бетонной смесью, так и с самим цементом. При этом качество материала не снижается, даже если золой будет заменена его часть.

Современная путаница

Нельзя сказать, что одно обозначение лучше или информативнее другого: в старой маркировке точнее отражены свойства материала, в новой – состав. С 2008 года, когда евростандарт начали внедрять в производство, изготовители вяжущего стали обозначать тару по двум стандартам для удобства покупателей. По сей день встречается дойная маркировка цемента в мешках, например М400 Д0, ПЦ 400 Д0 и ЦЕМ I 42,5Н. По сути это обозначение оного и того же материала.

Не пришли к единому мнению и строители-профессионалы: старая школа по-прежнему строит обучение на стандарте 1985 года, давая лишь азы нового регламента. В проектной документации также можно встретить двойные обозначения.

При выборе вяжущего в мешках обратите внимание на обозначения: на пакете должна присутствовать любая из приведенных типов маркировок.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector