§ 42. Портландцементы с активными минеральными добавками

К этой группе гидравлических вяжущих веществ от­носят цементы, получаемые совместным помолом порт- ландцементного клинкера и активной минеральной до­бавки или тщательным смешиванием указанных компо- нентрв после раздельного измельчения каждого из них.

Активные минеральные добавки представляю^ собой вещества, содержащие в основном аморфный активный кремнезем, легко вступающий в химическое взаимодей­ствие с гидроксидом кальция с образованием труднора­створимых гидросиликатов кальция. Поскольку порт­ландцемент в процессе твердения выделяет гидроксид кальция, который растворим в воде и поэтому может вы­мываться из цементного камня, то наличие в составе портландцемента минеральной добавки повышает его водостойкость.

Активные минеральные добавки известны с давних времен,. Еще в древнем Риме для придания гидравлических свойств воздушной из­вести добавляли вулканический пепел — пуццолану (названный по месту залежей вблизи г. Поццуоли в Италии). Отсюда и назвали ак­тивные добавки вулканического происхождения «пуццоланическими», а цементы с этими добавками «пуццолановыми».

Активные минеральные добавки разделяют па природные (диа­томит, трепел, опока, вулканический пепел, пемз?, трассы, туф) и искуссга&ндые (доменные гранулированные шлаки, золы от сжига­ния бурых углей, торфа, горячих сланцев, слабообожженные глины, глиежи, отходы керамического производства и др.).

Среди цементов этой группы различают цемент с ми­неральными добавками, пуццолановый портландцемедт, шлакопортландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками и сульфатостойкий шлако­портландцемент.

Портландцемент с минеральными добавками получа­ют путем совместного измельчения портландцементного клинкера, минеральных добавок и гипса. В качестве до­бавок вводят доменные гранулированные шлаки или ак­тивные минеральные добавки осадочного происхождения, но не более 20 массы .цемента. Допускается введение в цемент при его помоле пластифицирующих или гидро- фобизующих поверхностно-активных добавок не более 0,3 % массы цемента. Схватывание цемента протекает несколько замедленно.В ранние сроки твердения немно­го замедляется набор прочности. Портландцемент с ми­неральными добавками выпускают марок 400, 500, 550 и 6007

Этот цемент успешно применяют при приготовлении бетонов вместо .портландцемента за исключением случа­ев, когда требуется высокая морозостойкость бетона.

Пуццолановым портландцементом называют гидрав­лическое вяжущее вещество, получаемое совместным тон­ким помолом цементного клинкера, гипса и активной ми­неральной добавки или тщательным смешиванием этих материалов, измельченных раздельно.

Содержание активных минеральных добавок в пуццо- лановом портландцементе должно составлять, % по масссе цемента: добавок вулканического происхождения (пемза, пепел, туфы, трассы), обожженных глин, глиежа пли топливной золы не менее 25 и не более 40, добавок осадочного происхождения (диатомит, трепел, опока) — не менее 20 и не более 30.

Пуццолановый портландцемент выпускают маршАОО. 1Т 4Р0у-^т-У^рот цемента светлый; плотность в рыхлом состо­янии 800—1000, в уплотненном — 1200—1600 кг/м³, во- допотребность 30—38 %j Сроки схватывания, тонкость помола и равномерность изменения объема пуццоланового портландцемента такие же, как и у обыкновенного портландцемента.

Пуццолановый портландцемент характеризуется за­медленным нарастанием прочности в начальный период твердения по сравнению с портландцементом, изготовлен­ным из того же клинкера. Однако после 3—6 мес тверде­ния во влажной среде бетоны на иуццолановом порт­ландцементе достигают той же прочности, что и бетоны на портландцементе.

Пуццолановый портландцемент при твердении выде­ляет меньше теплоты, чем портландцемент. Это обстоя­тельство позволяет широко использовать пуццолановый портландцемент при бетонировании больших массивов, например гидротехнических сооружений, где очень опас­ны температурные деформации конструкций. Однако при температуре ниже 10 °С твердение его резко замедля­ется и даже совсем прекращается. Наоборот, при повы­шенных температурах пуццолановый портландцемент твердеет более интенсивно, чем портландцемент. Поэто­му изделия из бетона на этом цементе целесообразно подвергать тепловлажностной обработке в пропароч- . ных камерах и автоклавах.

Бетоны на пуццолановых портландцементах имеют более высокую водостойкость и водонепроницаемость, чем на портландцементах. Однако пуццолановый порт­ландцемент неморозостоек, поэтому не рекомендуется его применять при возведении конструкций, подвергающих­ся попеременному замораживанию и оттаиванию,,

Пуццолановый портландцемент используют наряду с портландцементом для изготовления бетонных и железо­бетонных изделий и конструкций (как сборных, так и мо­нолитных). Вследствие повышенной сульфатостойкости его употребляют для бетонных и железобетонных конст­рукций подводных и подземных частей сооружений, под­вергающихся воздействию мягких и сульфатных вод. Следует учитывать, что в сухих условиях эксплуатации твердение бетона на этом цементе практически прекращается, поэтому в течение первых двух недель бетоны необ­ходимо систематическиц увлажнять и предохранять от высыхания.

Шлакопортландцемегнтом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным измельчени­ем портландцементногоо клинкера и доменного гранули­рованного шлака с доб (явлением небольшого количества гипса, вводимого для регулирования сроков схватывания и активизации твердешщ_я шлака. Шлакопортландцемент можно изготовлять и гцутем смешивания тех же исход­ных материалов, но из: мельченных раздельно. Содержа­ние доменного гранулированного шлака в шлакопорт- ландцементе должно составлять не менее 21 и не более 60 % по массе цемента.,

Шлакопортлаидцемоент выпускают марок 300, 400 и 500. Он сероватого цвета с голубоватым оттенком, отли­чается от других видов* цемента тем, что содержит боль­шое количество металлических частиц, выявляемых маг­нитом. Плотность его % рыхлом состоянии 1000—1300, а в уплотненном— 1400-%—1800 кг/м³; нормальная густота цементного теста 26—3{0 %; тонкость помола и равномер­ность изменения объема такие же, как и у портландце­мента.

Тепловыделение шлакопортландцемента при тверде­нии меньше, чем у портландцемента, но он обладает большей жаро-, водо^ _и сульфатостойкостью. Морозо­стойкость шлакопортл андцемента несколько ниже.

У шлакопортландцемента по сравнению с портланд­цементом несколько замедлено нарастание прочности в начальные сроки твердения. В более отдаленные сроки твердения прочность возрастает и через 2—3 мес превос­ходит прочность портландцемента той же марки. Замед­ление твердения особенно ярко проявляется при понижен­ных температурах, однако это не является препятствием к широкому применению шлакопортландцемента, а по­вышение температуры _При достаточной влажности окру­жающей среды резко ускоряет твердение. Бетоны на шлакопортландцементе, подвергаемые тепловлажностной обработке при 80—95 °с, набирают более высокую проч­ность, чем бетоны На портландцементе той же марки, твердеющие в тех же тепловлажностных условиях.

Разновидность шлакопортландцемента — быстротвердеющий шлакопортландцемент, который отличается от обычного меньшим Содержанием гранулированного до менного шлака (не более 50%) и более высокой тон­костью помола. Быстротвердеющий шлакопортландце- мент марки 400 характеризуется интенсивным нараста­нием прочности в начальный период твердения, которое особенно ускоряется в условиях тепловлажностной обра­ботки.

Шлакопортландцемент с успехом можно применять для изготовления сборных железобетонных изделий и конструкций, твердеющих в пропарочных камерах. Целе­сообразно использовать шлакопортландцемент в конст­рукциях горячих цехов и в гидротехнических сооружени­ях, подвергающихся сульфатной агрессии. Из него, как и из пуццоланового портландцемента приготовляют стро­ительные кладочные и штукатурные растворы. Не реко­мендуется шлакопортландцемент для конструкций, кото­рые находятся под систематическим воздействием попе­ременного замораживания и оттаивания или увлажнения и высушивания.

Массовый выпуск и широкое применение пуццолано- вых цементов и шлакопортландцементов можно объяс­нить не только наличием ряда положительных свойств по сравнению с портландцементом, но и меньшей стои­мостью (примерно на 15—20 %).

Среди сульфатостойких цементов кроме сульфато­стойкого портландцемента по вещественному составу различают еще сульфатостойкий портландцемент с ми­неральными добавками, сульфатостойкий шлакопорт­ландцемент.

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками получают измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, активных минеральных добавок и гипса. В цементе до­пускается содержание гранулированного доменного шла­ка не менее 10—20 % массы цемента и активных мине­ральных добавок осадочного происхожения (кроме глие- жа) не менее 5—10 %.

Сульфатостойкий шлакопортландцемент — продукт, получаемый тонким помолом портландцементного клин­кера нормированного минералогического состава, шлака нормированного химического состава (не менее 21— 60 % по массе цемента) и гипса.

Морозостойкость сульфатостойких цементов ниже, чем у сульфатостойкого портландцемента, но области применения те же.