Пуццолана в цементе что это

Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют

Необходимость строительства прочных зданий в самых сложных условиях эксплуатации побуждает изобретать стройматериалы с особенными свойствами. Пуццолановый портландцемент — материал, который при высокой влажности не только не подвергается коррозии, но и наоборот — улучшает свои параметры.

Что такое пуццолановый портландцемент

Основные компоненты материала: прошедшая предварительную обработку смесь глины и известняка — цементный клинкер; рыхлые вулканические породы и мелко перемолотый гипс. Для создания однородного состава все компоненты предварительно должны быть тщательно измельчены.

Пуццолановый портландцемент совмещает ряд уникальных качеств. Важная особенность — высокие эксплуатационные свойства во влажной среде. При заливке этого цемента в конструкциях, предполагающих присутствие воды, прочность материала возрастает. Такие качества делают материал незаменимым в строительной отрасли.

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)

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 пуццоланового цемента

Согласно технологии производства, закрепленной в ГОСТ, состав цемента должен быть следующим:

Одним из важных элементов является гипс. Он регулирует скорость схватывания конечного состава. Его доля должна быть не более, чем 3,5% от общей массы.

В качестве активных добавок применяются вещества вулканического происхождения, обожженный сланец, кремнезем, топливная зола, глина, доменный шлак, известь, пемза. Процентное содержание добавки зависит от степени активности конкретного вещества. Составляющие естественного происхождения влияют на технические свойства конечной смеси. Они повышают такие характеристики, как теплостойкость и сопротивление влаге. Их применение оправдано невысокой стоимостью. При добавлении таких компонентов происходит уменьшение цены конечного продукта на 10-15%.

Оксид кальция обеспечивает повышение скорости отверждения портландцемента, но снижает водостойкость.

Процесс производства цемента

При промышленном производстве применяются два способа: сухой и мокрый. Методы определяются технологией получения портландцементного клинкера. Сырьем для его изготовления служат глина и известь в соотношении 1:3.

При мокром способе производства измельченную смесь извести с глиной заливают водой и отстаивают. Получившийся состав перемешивают до достижения наибольшей возможной однородности. Следующая стадия — определение и корректировка содержания компонентов. Затем состав поступает в печь. После обжига портландцементный клинкер получают в виде крупных гранул от 5 до 20 мм в диаметре. На следующем этапе гранулы измельчают и перемешивают с другими составляющими.

При сухом способе изготовления все компоненты в первую очередь направляют в сушильный барабан. Далее следует технологическая операция — дробление в мельнице. Здесь помол можно производить как до смешения — каждый компонент отдельно; так и после — вместе.

Допустимо применять сушильно-помольные агрегаты. В них процессы сушки и измельчения происходят одновременно. Подобное оборудование часто используют на крупных стройках для совместного измельчения клинкера и добавок. Это позволяет менять характеристики цемента непосредственно рядом с местом использования, а значит создавать материалы со свойствами подобранными под конкретные строительные задачи.

Достоинства и недостатки

Бетоны на основе пуццоланового портландцемента обладают увеличенной водонепроницаемостью. Это обусловлено особенностями структуры и состава материала: набуханием гелеобразных компонентов, гидратацией минералов, связыванием гидравлической составляющей в водном растворе Ca(OH)2.

Готовые конструкции из данного вида цемента отличаются высокой пластичностью. В результате повышается устойчивость к образованию трещин и проявляется высокая степень обрабатываемости.

За счет пуццолановых добавок материал обладает большей рыхлостью, по сравнению с другими видами цемента. Его плотность составляет около 2,8 г/см3, поэтому при одинаковой массе в сухом состоянии, пуццолановый портландцемент отличается повышенным выходом готового бетона или раствора.

Недостатки пуццоланового портландцемента:

Многочисленные плюсы материала компенсируют его негативные качества. Он незаменим при высоких требованиях к прочности строительных сооружений.

Источник

Состав пуццоланового портландцемента

Пуццолановый цемент – современный строительный материал, обладающий уникальными свойствами. Позволяет возводить устойчивые сооружения в местах с повышенной влажностью, обеспечивая сохранность от коррозии и долгий срок службы.

Пуццолановый портландцемент — что это

Главными составными частями материала являются специально обработанная глиняно-известковая смесь (цементный клинкер), измельченная гипсовая крошка и субстанции вулканического происхождения. Основное положительное свойство пуццоланового портландцемента – повышенная стойкость к воздействию влаги. В отличие от обычного цемента, использование материала в местах с наличием воды улучшает его характеристики и повышает прочность.

Плюсы и минусы, где применяют

Использование материала в качестве основы для бетона улучшает его водостойкость – эффект достигается за счет характеристик состава пуццоланового портландцемента.

Строения, возведенные с его применением, обладают повышенной гибкостью, легко поддаются обработке, менее подвержены деформации и разрушению.

К недостаткам рассматриваемого материала стоит отнести:

Стоит отметить, что достоинства материала перевешивают минусы, делая первостепенным при возведении сооружений с высокими требованиями по показателям стойкости. Использование гидростойкого портландцемента широко распространено при строительстве доков, тоннелей и подземных бункеров, плотин, мостовых опор, систем водоотведения и канализации, обустройстве речных портов. Характеристики материала обуславливают его применение при сооружении объектов, находящихся под постоянным воздействием грунтовых вод с повышенным содержанием минералов.

Интересный факт! Производство ряда разновидностей бетонов с помощью технологии пропаривания с применением пуццоланового портландцемента позволяет получить высокую устойчивость к коррозии, увеличить прочность конечного материала.

Состав, технические характеристики по ГОСТ

Главные параметры цемента с пуццоланой определяются Госстандартами. Они регулируют твердость материала, количественное соотношение ингредиентов в составе, ряд других характеристик. Это обусловлено необходимостью сохранения свойств на всем протяжении срока использования. При хранении нужно соблюдать меры предосторожности во избежание порчи материала, важно обеспечить комплексную защиту от примесей посторонних разновидностей цемента, воздействия воды и грязи.

Таблица 1. Главные параметры водостойкого портландцемента по ГОСТу.

Госстандарт устанавливает количественное соотношение состава гидростойкого цемента, используемое при выработке. Преобладающий компонент – портландцементный клинкер в количестве 4/5 от общей массы, добавки – примерно 1/5 от объема сырья, присадки – в пределах 5 %. Соотношение добавок определяется требуемой степенью активности материала.

До 3 % от совокупного объема составляет гипс, он выступает в качестве регулятора скорости отвердения произведенного состава. В материал для придания конкретных свойств добавляются глина, обожженный сланец, топливная зола, кремнезем, прочие вещества. Они позволяют увеличить влаго- и теплостойкость, имеют низкую себестоимость. Активные добавки позволяют уменьшить итоговую цену продукта до 15 %.

Обратите внимание! Портландцемент с добавлением оксида кальция быстрее затвердевает, но менее водостойкий.

Пуццолана в цементе, что это за добавка

Слово “пуццолана” образовано от итальянского pozzolana, применяется для обозначения мелкодисперсной смеси туфа, пемзы и вулканического пепла. Вещество в чистом состоянии не обладает вяжущими свойствами, проявляет подобную активность только в комплексных соединениях с известковыми растворами и бетонами.

Это интересно! Пуццолана с древности применялась при строительстве акведуков, бань, пирсов и рвов для водоотведения, первые упоминания относятся к эпохе Древнего Рима и Византии. Главное месторождение вулканических пород в те времена располагалось в городе Поццуоли.

Влияние пуццолановых добавок на свойства бетона

Дополнительные присадки в портландцементе позволяют получить водостойкий материал для решения определенных строительных задач. Цемент с присутствием аморфного диоксида кремния, белой сажи и микрокремнезема имеет повышенное содержание гелеобразных фаз, гидросиликаты кальция позволяют повысить армированность структуры и снизить деформацию и усадку цементного камня при схватывании. Белая сажа и аморфный диоксид кремния показывают большую эффективность (увеличение порядка 1%) при добавлении в портландцемент по сравнению с микрокремнеземом, способствуют улучшению показателей водонепроницаемости, прочности и прочих параметров материала.

Отличия пуццоланового портландцемента и простого цемента

Главные различия рассматриваемого материала от обычного – меньший объемный и удельный вес. Пуццолановые присадки улучшают показатели рыхлости конечного продукта по отношению к прочим видам цемента, удельная плотность в 2,8 г/см3 позволяет получить большее итоговое количество готового раствора на выходе.

Гидростойкий цемент более светлого оттенка, чем обычный, смесь при его присутствии более вязкой консистенции, что увеличивает расход материала примерно на 10 %. Окончательное схватывание пуццоланового портландцемента занимает больше времени, в отличие от распространенных разновидностей. Процесс затвердевания пуццоланового портландцемента отличается уменьшенным тепловыделением, что важно при строительстве крупных объектов в летний период. Материал имеет повышенную стойкость к соединениям группы сульфатов.

Обратите внимание! Рассматриваемый тип цемента классифицируется по маркам, всего существует 5 видов материала, различающихся по параметрам прочности (200, 250, 300, 400, 500).

Технология изготовления гидростойкого цемента

Производство материала промышленным методом осуществляется мокрым или сухим способом, выбор определяется применяемым методом получения портландцементного клинкера. Основное сырье для выработки – известково-глиняная смесь в пропорции 3:1.

Мокрый и сухой способы производства

Первая технология основана на заливке глиняно-известковой смеси водой и выдержке в течение определенного времени. Состав перемешивается до максимально однородной консистенции, определяется количественное соотношение содержания элементов и корректировка параметров с целью задания конкретных свойств гидростойкого портландцемента, производится обжиг в доменной печи. Результат процесса – получение гранул диаметром от 5 до 20 миллиметров, впоследствии они соединяются с другими компонентами портландцемента после измельчения.

Сухой метод изготовления предполагает отправку составляющих в сушильный барабан на начальном этапе производства. После этого смесь подвергается дроблению на мелкие части, данную операцию можно осуществить до и после смешения компонентов.

При производстве водостойкого цемента допускается использование сушильно-помольных машин – это делает возможным одновременное проведение дробления и сушки ингредиентов. Часто данные устройства применяют на масштабных стройках – это обеспечивает изменение параметров смеси непосредственно на месте и получение необходимых свойств под определенные задачи при возведении гидростойких сооружений.

Строительно-технические свойства портландцемента и его применение

Описание и применение плит и панелей из фибробетона

Применение цементно-известкового раствора для штукатурки стен

Источник

Пуццолановый цемент, производство и применение пуццоланового цемента.

Пуццолановым цементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях, получаемое путем совместного помола цементного клинкера с активной минеральной добавкой или тщательным смешением в сухом виде тех же раздельно измельченных материалов.

Весовое содержание добавок зависит от их состава и свойств. Содержание добавок осадочного происхождения составляет 20-35%, добавок вулканического происхождения обожженной глины, глиежа и топливной золы 25-40%. Устанавливая оптимальное соотношение между цементным клинкером и активной минеральной добавкой, приходится также учитывать и минералогический состав клинкера. При помоле пуццоланового цемента добавляют гипс в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания, с тем, однако, чтобы содержание SO 3 в пуццолановом цементе не превышало 3,5%.

Производство пуццоланового цемента по наиболее распространенному способу — совместному помолу — отличается от производства цемента тем, что клинкер, выходящий из печи, размалывается в многокамерной мельнице вместе с активной минеральной добавкой и гипсом. До помола добавку дробят и сушат в сушильном барабане, гипс же только дробят. Поскольку расходы по получению клинкера выше, чем расходы по дроблению и сушке добавки, себестоимость пуццоланового цемента ниже себестоимости цемента. С увеличением количества вводимой добавки себестоимость уменьшается.

Требуемое количество добавки зависит от активности: чем она выше, тем меньше ее вводится в пуццолановый цемент. Хотя мaлоактивныe дешевые добавки вводимые в большем количестве (чем активные), понижают стоимость цемента, все же нет оснований считать эти добавки более выгодными. Даже при оптимальных дозировках они дают пуццолановый цемент меньшей прочности, чем более активные добавки, так как содержат сравнительно больше инертных составляющих.

Пуццолановый цемент можно изготовлять не только на заводах, но и непосредственно на стройках, в специальных сушильно-помольных установках, где активная минеральная добавка высушивается, размалывается и смешивается с цементом или осуществляется совместный помол клинкера с предварительно высушенной добавкой. При этом транспортируется только клинкер, так как перевозить его удобнее, чем измолотый цемент; кроме того, уменьшается загрузка транспорта, так как добавка является местным материалом. Наряду с этим, на стройках получают свежеизготовленныЙ пуццолановый цемент, состав которого можно изменять, вводя в него наполнители. Однако строительство помольных установок может оказываться рентабельным только на очень крупных стройках.

В других случаях можно применять предложенную С. В. Шестоперовым мокрую пуццоланизацию цемента, при которой активная минеральная добавка в смеси с водой вводится в виде водной суспензии в бетономешалку в процессе изготовления бетонной смеси. Это возможно лишь при легко распускающихся в воде добавках, какими являются многие виды трепелов и диатомитов. Мокрая присадка гидравлических добавок была впервые применена на строительстве канала имени Москвы. Наряду с мокрой возможна и сухая присадка в бетономешалку тонкоизмолотой добавки. Однако в этом случае она хуже смешивается с цементом.

Требования стандарта к тонкости помола такие же, что и для цемента, остаток на сите №008 не должен превышать 15%. Однако целесообразно размалывать пуццолановый цемент возможно более тонко, так как при этом увеличивается поверхность взаимодействия между реагирующими компонентами, что ведет к ускорению твердения. Весьма эффективен, особенно при использовании мягких добавок, двухступенчатый помол, при которого вначале измельчают цементный клинкер с гипсом до обычной или несколько меньшей удельной поверхности, а затем в мельницу подают активную минеральную добавку, и всю смесь измельчают до заданной тонкости помола. При совместном помоле, когда в мельницу одновременно загружают клинкер, добавку и гипс, добавка размалывается в первую очередь, и она оказывается измельченной более тонко, чем цементным клинкер, что понижает свойства пуццоланового цемента.

При твердении пуццоланового цемента вначале взаимодействуют с водой цементные частицы, образуя гидрат окиси кальция, двухкальциевый гидросиликат С₂ S Н₂ и высокоосновные гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Наличие активной минеральной добавки ускоряет гидратацию и гидролиз цементной части пуццоланового цемента. Вслед за этим активная составляющая добавок вступает во взаимодействие с продуктами гидратации цемента, в первую очередь с гидратом окиси кальция. Это вызывает постепенное уменьшение концентрации извести в жидкой фазе твердеющей системы, в результате чего двухкальциевый гидросиликат переходит в однокальциевый — CSH (В), а высокоосновные гидроалюминаты — в менее основные. При взаимодействии гидроалюминатов и активного Si0₂ возможно образование сульфатостойких гидрогранатов типа 3СаО*А l ₂О₃* xSi0₂(6-2х) Н₂О, которые значительно быстрее возникают при автоклавном твердении.

Пуццолановые цементы, при твердении которых связывается гидрат окиси кальция и образуются менее основные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, чем при твердении цемента, значительно более стойки по отношению к выщелачиванию пресной водой и к воздействию минерализованых вод.

Некоторые активные минеральные добавки, например обожженная глина, содержат довольно много активного глинозема, который при взаимодействии с гидратом окиси кальция образует в процессе твердения значительное количество гидроалюмината кальция, способствующего образованию дополнительного количества гидросульфоалюмината кальция при сульфатной коррозии. Поэтому пуццолановый цемент на основе обожженной глины в течение длительного времени рекомендовали лишь для сооружений, подверженных воздействию пресных вод.

Однако работы И. С. Канцепольского показали, что если каолинитовые и полиминеральные глины обжигать при температуре перехода аморфного глинозема в кристаллическое состояние (900-1000 °C), то при таком обжиге глинозем теряет свою химическую активность, а кремнезем в определенной степени сохраняет ее. Таким образом, обожженные глины повышают сульфатостойкость цемента. Сульфатостойкий цемент получается в этом случае при повышенных дозировках высокообожженных глин (30% и выше). На этой основе в Средней Азии выпускается глиеж-цемент, стойкий как в пресных, так и в минерализованных водах. Растворимого глинозема в глиеже должно быть не более 3%.

При взаимодействии с водой и гидратом окиси кальция, образующегося при твердении цемента, отдельные зерна измельченной добавки увеличиваются в объеме (набухают). Это вызывает уплотнение раствора или бетона. Уплотнение увеличивает также водо- и солестойкость пуццоланового цемента, так как затрудняет проникновение агрессивных вод внутрь бетонного массива и препятствует разрушению бетона. Поэтому при определении активности минеральной добавки необходимо устанавливать степень ее набухания в известковой воде.

Пуццолановый цемент твердеет медленнее, чем цемент. При стандартных испытаниях в трамбованных образцах из раствора жесткой консистенции впервые сроки он обладает меньшей прочностью, чем цемент, из которого он изготовлен. Однако в дальнейшем пуццолановый цемент догоняет и даже перегоняет его порочности, причем чем активнее добавка, тем в более короткий срок это происходит.

Более высокая конечная прочность пуццоланового цемента объясняется тем, что общее количество гидросиликата кальция, образующегося в пуццолановом цементе, больше, чем в цементе. Медленное нарастание прочности пуццоланового цемента впервые сроки вызывается тем, что вводимая добавка как бы разбавляет цементный раствор, уменьшает количество чистого цемента. Однако, как только значительное количество активного кремнезема добавки вступит во взаимодействие с выделяющимся гидратом окиси кальция, твердение значительно ускоряется и прочность растворов из пуццоланового цемента становится такой же, как и у растворов из цемента. Поэтому растворы и бетоны на пуццолановом цементе должны находиться во влажной среде более продолжительное время, чем изделия из цемента.

Замедление твердения вызывается также большей водопотребностью пуццолановых цементов, особенно изготовляемых на основе трепелов и диатомитов. Введение активных минеральных добавок увеличивает количество воды, необходимое для получения цементного теста нормальной густоты примерно с 25 до 30-40% и выше. Соответственно повышается и нормальная густота раствора с песком 1:3. При использовании в качестве добавок трасса или туфа водопотребность пуццоланового цемента несколько меньше, но все же превышает водопотре6ность цемента.

Повышенный расход воды и ряд других причин вызывают необходимость увеличивать расход пуццоланового цемента на 1м3 бетона на 15-20% по сравнению с цементом той же марки. Вид используемой добавки влияет на свойства пуццоланового цемента. Поэтому, чтобы иметь более точное представление о свойствах данного вяжущего, вместо обобщенного названия «пуццолановый цемент» целесообразнее применять частные названия: трепельный цемент, трассовый и т. д.

Не повышает водопотребности бетонной смеси добавка золы уноса, которую можно вводить в состав, как цемента, так и бетонной смеси. Замена золой части цемента позволяет уменьшить его расход, практически не ухудшая качества бетона.

При испытании стандартных трамбованных образцов из растворов жесткой консистенции отставание пуццоланового цемента по прочности наблюдается лишь в течение очень краткого времени, так как сказывается высокая уплотняющая способность гидравлических добавок и больший выход цементного теста.

При испытании в образцах из растворов пластичной консистенции, т. е. в условиях, более близких к практическим, скорость нарастания прочности пуццоланового цемента замедляется больше и в большинстве случаев даже в отдаленные сроки она не достигает прочности цемента.

Твердение пуццоланового цемента можно ускорить, применяя ряд мероприятий, в частности используя более активные добавки, клинкер с повышенным содержанием трехкальцииевого силиката и трехкальциевого алюмината, которые весьма быстро гидратируются. Ускоряют твердение также более тонкий помол пуццоланового цемента, увеличение в известных пределах дозировки гипса, а также добавка хлористого кальция.

При твердении пуцоланового цемента вследствие более медленного течения этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении цемента. Однако снижение тепловыделения не пропорционально содержанию добавки (оно меньше), что объясняется ускорением гидратации цементных зерен.

Стандарт предусматривает такие же сроки схватывания для пуццоланового цемента, как и для цемента: начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец не позднее 12 ч. Пуццолановый цемент должен обнаруживать равномерность изменения объема при испытании кипячением и в парах воды.

Водоотделение пуццолановых цементов меньше, чем у цемента, при твердых добавках (трасс, туф и др.) оно мало отличается от водоотделения цемента. Усадка и набухание пуццоланового цемента, при твердении на воздухе и в воде, более высокие, чем у цемента, причем наибольшую усадку и набухание дают пуццолановые цементы на основе добавок осадочного происхождения.

Пуццолановый цемент уступает цементу по воздухостойкости. При достаточно длительном твердении во влажных условиях в первые сроки он не обнаруживает обычно при дальнейшем твердении на воздухе снижения прочности. Однако прирост прочности в этом случае значительно меньше, чем при хранении в воде.

Применять пуццолановый цемент при пониженных температурах нецелесообразно, так как при этом сильно замедляется и без того медленное твердение этого цемента. Наоборот повышенная температура в сочетании с влажной средой дает благоприятные результаты. Поэтому ускорение твердения пуццоланового цемента путем водотепловой обработки дает относительно больший эффект, чем для цемента. Пуццолановый цемент обнаруживает меньшую морозостойкость чем цемент.

Прочность пуццоланового цемента при длительном хранении (на складах) понижается быстрее, чем прочность цемента вследствие большей гигроскопичности активных минеральных добавок. Они поглощают влагу из воздуха, а это вызывает гидратацию некоторой части пуццоланового цемента.

Для повышения сульфатостойкости пуццолановый цемент изготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого алюмината (не более 8%.). Такой продукт носит название сульфатостойкого пуццоланового цемента. Содержание С₃S в нем не должно превышать 50%.

Пуццолановый цемент применяют для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию пресных и сульфатных вод. Его можно использовать и для конструкций, а также строительных растворов, находящихся в условиях повышенной влажности. Его применяют также для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений. Вследствие пониженной морозо- и воздухостойкости этот цемент не рекомендуется использовать в наземных бетонных и железобетонных конструкциях в условиях воздушного твердения. Наблюдающееся при этом быстрое высыхание может приостановить твердение и вызвать значительную усадку цемента. Не рекомендуется также применять пуццолановый цемент для тех частей сооружений, которые находятся на переменном уровне воды в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и оттаивания.

Источник