Особливості сульфатостійкого цементу

Існує думка, що залізобетонні вироби є найміцнішими та довговічнішими. Однак подібне формулювання є оманою. За невідповідних умов експлуатації конструкції з бетону також схильні до серйозних деформацій і пошкоджень. На них негативно впливають сильні морози, осідання шарів ґрунту, кисневе окислення, атмосферні опади та вплив різних хімічних речовин.

Найкращим варіантом для будівництва вважається сульфатостійкий цемент. Найбільшу популярність цей будівельний матеріал набув у тих регіонах, де погодні умови залишають бажати кращого. Це стосується територій, для яких характерними особливостями є різкі перепади температур і велика кількість опадів.

Що таке?

Сульфатостійкий цемент або портландцемент – це спеціальний будівельний матеріал, який відрізняється від звичного аналога і є стійким до негативних впливів хімічних сполук та мінливих капризів природи. Основна сфера застосування портландцементу включає будівництво насосних станцій, водоскидних і водовипускних споруд. Бетон та палі з цинк-сульфатного будматеріалу використовуються для будівництва більшості промислових конструкцій.

Сульфатостійкий цемент досить повільно застигає, але в стані, що затвердів, має дуже високу щільність. Останній фактор є його основною перевагою серед інших будівельних матеріалів.

Види

За своїм складом сульфатостійкий цемент поділяється на такі різновиди:

пуцолановий портландцемент;
сульфатостійкий шлакопортландцемент;
сульфатостійкий портландцемент;
сульфатостійкий портландцемент із додаванням мінеральних речовин.

Тепер розглянемо коротко кожен із цих будівельних матеріалів:

Пуцолановий портландцемент містить суміш із гранульованого доменного шлаку та пуццоланів. Під останніми маються на увазі продукти вулканічного походження у вигляді попелу, туфу та пемзи. Пуццолани є активними мінеральними добавками при виготовленні портландцементу. Цей будівельний матеріал порівняно погано переносить режим поперемінного зволоження та висихання, а також відтавання та різкого заморожування.
Сульфатостійкий шлакопортландцемент виготовляється шляхом змішування клінкеру з доменним шлаком у гранульованому вигляді (приблизно 50-60%) та незначною кількістю гіпсу. Шлак, який використовують для виробництва, повинен мати обмежену кількість оксиду алюмінію (приблизно до 10-12%). Сульфатостійкий шлакопортландцемент присвоюються марки М300 і М400. Він відносно стійкий до впливу сульфатів, проте погано переносить сильні морози.

Сульфатостійкий портландцемент має марку. М400. Він схильний до повільного затвердіння та низького тепловиділення. Є універсальним та витримує будь-які види температурних режимів та вологості.
У сульфатостійкий цемент з мінералами додається близько 15-20% загальної цементної суміші доменного шлаку в гранулах або 5-10% мінеральних речовин. Цей вид будматеріалу випускається з марками М400 та М500. Сульфатостійкий цемент із мінеральними добавками відмінно підходить для спорудження різних конструкцій, має підвищену морозостійкість та стійкість до сильної вологості та посухи.

Застосування

За рахунок основних компонентів портландцементу, які можна охарактеризувати, як стійкі до несприятливих факторів природи та шкідливих хімічних сполук, будівлі, створені з його застосуванням, є довговічними та міцними.

Портландцемент використовується для створення сульфатостійкого бетону та наступних конструкцій:

сульфатостійкі палі;
залізобетонні споруди;
мостові опори;
гідротехнічні споруди.

Окрему увагу слід приділити сульфатостійким палях, щоб зрозуміти, що таке. Палі – це вироби, що є великими стрижнями, які виготовляються з портландцементу. Їхнє основне застосування – зміцнення конструкцій та створення міцної опори при зведенні фундаменту.

Якість цих виробів повністю впливає на довговічність та безпеку будівель. Палі закопують глибоко у ґрунт. Вони стійкі до вологи, опадів, ґрунтових вод і хімічних елементів, що знаходяться в покривах ґрунту. Найчастіше служать для спорудження великогабаритних мостів, гідротехнічних станцій та дамб.

Сульфатостійкий бетон можна зробити навіть із звичайного цементу, якщо розчин включити мінеральні добавки. Однак краще використовувати портландцемент під час створення суміші для сульфатостійкого бетону. Це збільшить міцність споруди на всіх етапах починаючи з процесу бетонування та закінчуючи гарантованим захистом протягом усього терміну експлуатації залізобетонного виробу.

Склад клінкеру

Клінкер є проміжним виробом під час виробництва портландцементу. Вперше про нього почули 1817 року, коли французький інженер Луї Віка винайшов цементний клінкер.Це корисне відкриття допомогло згодом у 1840 році створити штучний цемент (портландцемент).

До складу сульфатостійкого цементу входять компоненти дробленого клінкеру, Що складається з мінералів. При виробництві матеріалу обов'язково враховуються точні дозування всіх необхідних компонентів. Як правило, готова продукція містить 5% алюмінату та 50% силікату. Дане співвідношення обумовлено тим, що в самих шарах грунту і атмосферних осадах, що випадають, вже є досить багато сульфатних сполук.

При вступі до реакції з алюмінатом починається руйнування сульфатів і, як наслідок, деформація самої споруди. З цієї причини у вихідній сировині для виробництва портландцементу має бути лише невелика кількість алюмінатної фази.

На основний склад клінкеру впливає не тільки вихідна сировина, а й умови виготовлення. Коли сировину обпалюють, то домішки у ньому розміщуються хаотично. Цей фактор створює мінливу структуру клінкерних фаз. Під останніми прийнято мати на увазі базові мінерали: аліт та білить.

Аліт є важливим мінералом, що має велике значення у складі клінкеру. Він швидко твердне і має високу міцність. Аліт виявляє велику активність у поєднанні з водою.
Беліт за своєю реакцією менш активний на відміну від аліту. Також його тепловиділення менше вдвічі, ніж у головного мінералу клінкеру – аліту. Бєліт повільно застигає і за рахунок цього забезпечує високу міцність матеріалу.

Основною проміжною речовиною, яка бере участь у створенні цементного клінкеру, є трикальцієвий алюмінат. Вміст цієї речовини в стандартному замісі цементу сульфатостійкого становить всього 5-10%. Надмірна кількість даного матеріалу може спровокувати, як уже було зазначено вище, сульфатну корозію. Цей процес загрожує негативними наслідками у вигляді руйнування структури бетону та кристалізації солей на стінках матеріалів.

Що ж до останнього руйнівного впливу, то кристалізація залишає свій слід як помітного розширення цементного каменю обсягом. Іноді вплив сульфатів призводить до формування гіпсу, який також сприяє значному розширенню каменю та поступовому руйнуванню будівель.

Шкідливий вплив сульфатів на залізобетонні конструкції відзначається при почерговому висушуванні та зволоженні ґрунту та самої споруди. Як приклад можна навести рівень води, що постійно змінюється, в річці. Залізобетонні палі, виготовлені з сульфатостійкого цементу, під час цієї дії вологи піддаються повільному роз'їданню структури матеріалу та зношування конструкцій аж до повного руйнування.

Вибираючи цемент до роботи, слід уважно вивчити його основний склад. Важливо враховувати, що кожного конкретного виду грунту потрібен особливий вид цементу.

Як зробити?

Отримання сульфатостійкого цементу можливе двома методами:

виготовляють цементний розчин із спеціальними добавками з мінеральних речовин;
застосування особливої цинк-сульфатної цементно-піщаної суміші, виготовленої промисловим способом, що відрізняється довговічністю та гарантує захист споруди протягом усього періоду експлуатації.

При виготовленні розчинів слід дотримуватись точних співвідношень компонентів.

У тому випадку, якщо мінеральні добавки в кілька разів перевищують стандартну норму, міцність розчину значно знижується, відповідно збільшується і крихкість будов, через що відбувається їхнє руйнування. Розчин сульфатостійкого цементу обов'язково має відповідати основним нормам державних стандартів.

Використання портландцементу є дорогою процедурою, тому застосовують його не так часто, як простий аналог. Однак сульфатостійкий цемент просто незрівнянний за своїми характеристиками із звичайним бетонним розчином.

Адже довговічність портландцементу в кілька разів вища за аналогічний показник звичайних матеріалів. Слід зазначити, що його основні відмінності цілком виправдовують високу вартість.

Сульфатостійкий цемент надійно захищає будівлі та споруди від впливу вологи та морозів, підвищує зносостійкість конструкцій. Він також може значно покращити якість простого бетонного розчину, внаслідок чого такий будівельний матеріал прослужить довше за звичайний заявлений термін.

Про те, як правильно замішувати цементний розчин, дивіться у відео нижче.

Сульфатостійкий цемент, виробництво та застосування сульфатостійкого цементу.

Сульфатостійкий цемент (ГОСТ 22266-76) – продукт, що отримується подрібненням клінкеру нормованого мінералогічного складу та гіпсу. Випускають також цемент сульфатостійкий з мінеральними добавками: гранульованим доменним або електротермофосфорним шлаком (10-20%) або активними добавками (5-10%). Сульфатостійкий цемент характеризується порівняно невисокими глиноземним модулем та коефіцієнтом насичення. Сульфатостійкий цемент випускають марки 400, а сульфатостійкий з мінеральними добавками марок 400 і 500.Межа міцності при стисканні сульфатостійкого цементу через 28 діб становить 40 МПа, а сульфатостійкого з мінеральними добавками – 40 та 50 МПа. Сулфатостійкий цемент застосовують при будівництві гідротехнічних споруд, схильних до дії сульфатосодержащих вод. Один із різновидів сульфатостійких цементів – пуцолановий цемент.

КАТАЛОГ ПРОДУКЦІЇ

Будівельні суміші у біг-бігах
Сухі суміші в морських біг-бігах
Будівельні суміші у мішках
Теплоізоляційні сухі суміші
Клей для укладання блоків
Цемент (у мішках, біг-бегах)
Товари по акції
Витрата сухих сумішей

Види, склад та застосування сульфатостійких цементів

У міцності та довговічності залізобетонних конструкцій мало хто сумнівається, але все ж таки варто відзначити, що під впливом зовнішніх факторів середовища матеріал має властивість досить швидко руйнуватися. Основними причинами руйнування бетону є вітер, ґрунтові води, сонячні промені, часті дощі та морози. Саме тому застосування нових технологій у виробництві будівельних сумішей таке важливе.

На допомогу у боротьбі з руйнуванням бетонних конструкцій приходить спеціалізований сульфатостійкий бетон.

Особливості

Сульфатостійкий цемент виробляється на основі крихти портландцементного клінкеру тонкого помелу в суміші з гіпсом, окремий випадок звичайного портландцементу з особливістю у вигляді підвищеної стійкості до дії сульфатів.

Особливі вимоги висуваються до якості клінкеру, що використовується у виготовленні цементу сульфатостійкого. Так, його хімічний склад строго нормується:

концентрація трикальцієвого силікату не більше 50%;
концентрація алюмінату – трохи більше 5%;
глиноземний модуль повинен бути більше 0,7%;
сумісний вміст C3A+C4AF – менше 22%.

Такі обмеження вводяться, щоб убезпечити одержану конструкцію від сульфатної корозії.

Використання

Використання сульфатостійких цементів обґрунтовано для будівництва споруд, схильних до агресивних впливів навколишнього середовища.

А саме:

сильні морози та перепади температур;
часті атмосферні опади та перепади вологості, затоплення, припливи та відливи, паводок, ґрунтові води;
рух ґрунту, його просадження або, навпаки, спучування;
вплив агресивних хімічних рідин, наприклад, ґрунтові води з нестабільним складом;
сейсмічна активність.

Тому найчастіше сфера застосування сульфатостійких цементів – це:

цинк-сульфатні мостові палі;
гідротехнічні споруди, що працюють із морською або океанічною водою;
підводні та підземні масиви;
морські та річкові моли;
залізобетонні споруди;
конструкції із підвищеною напруженістю.

Різновиди сульфатостійкого цементу

Розглянемо основні види сульфатостійкого цементу в залежності від складу:

Портландцемент без добавок. Введення мінеральних та інертних добавок у цей вид цементу неприпустимо. Є універсальним матеріалом, стійким до перепадів температури та вологості.
Шлакопортландцемент. Основною добавкою є гранульований доменний шлак, він перемелюється разом із клінкером і становить 40-60% від загального обсягу суміші. Шлак, що використовується як добавка, повинен відповідати нормі на присутність у ньому оксиду алюмінію – не більше 10-12%. Слабке місце шлакопортландцементу – нестійкість до заморожування.
Портландцемент із додаванням мінеральних добавок. Як мінеральні добавки може бути використаний шлак в кількості 15-20% від загального обсягу, пуццолан, комбінація пуццолана або мікрокремнезему зі шлаком. Мінеральні добавки зазвичай становлять 5-10%. Цей вид сульфатостійкого цементу має відмінну стійкість до заморожування та перепадів вологості.
Пуцолановий портландцемент. Містить у своєму складі суміш із доменного шлаку та пуццоланів. Пуцоланами називаються активні мінеральні добавки вулканічного походження, такі як, наприклад, попіл або пемза. На відміну від портландцементу стійкіших до сульфатної корозії, але при цьому гірше переносить різкі перепади температур і перепади вологості.

Маркування сульфатостійкого цементу

Купуючи сульфатостійкий цемент, варто звернути увагу на маркування на упаковці. Вона означає максимальну міцність при стисканні. Основні найпоширеніші марки – М300, М400, М500. Відповідно, міцність цих цементів становитиме від 300 до 500 кг/см2 (або від 30 до 50 МПа).

Необхідно пам'ятати, що при тривалому зберіганні міцність складу може знижуватися, так, за 3 місяці може знизитися на значення до 10%.

Своєю максимальною міцністю на стиснення цемент досягає на 28 добу після заливання.

Сульфатостійкий шлакопортландцемент буває всіх доступних маркувань – М300, М400 та М500.
Портландцемент із додаванням мінеральних добавок маркується – М400 та М500.
Портландцемент без добавок має маркування М400.
Пуцолановий маркується – М300 та М400.

Властивості сульфатостійких цементів

Сульфатостійкі цементи є швидковисихаючими.

Терміни схоплювання - Від 45 хв до 10 годин.
Водопотреба 22-28%.Це важлива характеристика, яка використовується для правильного розведення вихідної суміші з водою для отримання розчину потрібної консистенції.
Тонкість помелу. Для цементів із вмістом мінеральних добавок осадового походження залишок на ситі із осередками 80 мкм – не більше 15%

Кольоровий та білий портландцемент

Агресивні умови довкілля не привід забути про естетичний вид споруди. Особливе поширення мають білі портландцементи, механізм виготовлення яких дуже схожий на звичайний цемент, за винятком використання білого клінкеру.

Важливим моментом у виробництві білого клінкеру є застосування карбонатних порід та глини з дуже низькою концентрацією оксидів заліза та марганцю. Для посилення білизни клінкеру вибілюють його за допомогою хімічного відновлення карбіду заліза 3 до оксиду заліза Fe3O4.

У білому портландцементі особливо цінуються його показники білизни, так, виділяють 3 ступеня білизни цементу, які між собою відрізняються ступенем відображення світла.

На цій основі виробляється і кольоровий портландцемент. Його нескладно зробити з білого клінкеру в суміші з барвниками. Найчастіше для фарбування використовується залізна гематитова руда (для отримання червоного та коричневого відтінків), фталоціанінові пігменти (для отримання зеленого та блакитного), залізоокисний пігмент (жовтий) та сажа для отримання сірих та чорних відтінків.

Як зробити сульфатостійкий цемент