Пуццолановый портландцемент: особенности и где применяют

Пуццолановые цементы

Пуццоланами называются кремнеземистые и глиноземистые минеральные вещества, которые, не обладая сами по себе вяжущими свойствами, вступают в реакцию с известью в присутствии. воды при обыкновенной температуре и образуют гидравлические соединения. Пуццоланами могут быть природные минералы в естественном состоянии, природные материалы, подвергшиеся обогащению, а также искусственно полученные минеральные вещества, как молотый кирпич, летучая зола и некоторые шлаки.

Пуццоланы применялись для изготовления вяжущих материалов еще в незапамятные времена. Древние случайно обнаружили, что соединение определенных вулканических материалов с , известью значительно улучшает качество растворов. Кроме того, полученные материалы хорошо твердели как на воздухе, так и в воде. Это были первые гидравлические цементы, известные человеку. Среди наиболее ранних пуццолан, применявшихся подобным образом, можно назвать санториновую землю, т. с. риоли-товый туф с острова Санторин, и фонолиговые туфы из Везувия (Италия). Месторождения туфов близ города Поццуоли и дали свое имя нынешним пуццоланам.

После того, как в конце XVIII в. стало развиваться производство натуральных цементов, а в начале XIX в. появился портланд-цемент, применение пуццолановых цементов сократилось. Несмотря на то, что было известно уже давно об улучшении некоторых свойств растворов, изготовленных из портландцемента и пуццолан, строители весьма сдержанно относились к таким сочетаниям. Лишь в последнее время пуццолановый портландцемент стал широко применяться как эффективный вяжущий материал.

Нежелание пользоваться пуццолановым портландцементом . было вызвано рядом неудачных опытов его применения в бетоне, которые, очевидно, были обусловлены плохим качеством пуццолан или слишком большим их количеством. Эти причины могли вызвать следующие отрицательные явления: замедление твердения и роста прочности бетона, малую величину модуля упругости, повышенную усадку при высыхании, увеличение водопотребности, низкую морозостойкость.

В настоящее время доказано, что пуццоланы высокого качества, добавляемые к портландцементу в правильных дозировках, улучшают многие свойства бетона, а именно: улучшают удобо-обрабатываемость, понижают теплоту гидратации и термическую усадку, понижают водопроницаемость, повышают стойкость против действия сульфатных грунтов и вод, а также и морской воды (в частности у цемента типа I), увеличивают трещиноустойчи-вость, улучшают пластичность, ослабляют реакцию между щелочами и заполнителями, уменьшают склонность к расслоению и выщелачиванию.

В то же время высококачественные пуццоланы не повышают водопотребности, позволяют получить достаточно морозостойкий бетон (особенно при добавке воздухововлекающих веществ) и незначительно увеличивают (или даже уменьшают) усадку при высыхании.

ЧОбработка шлака и легких заполнителейОднородность заполнителей для бетонаУстановка для обработки породыРазработка месторождений заполнителейИспытание отобранных проб заполнителейОтбор пробРазведка заполнителейПоисковые работыЛегкие заполнителиРеакция между щелочами и заполнителями в бетоне

Пуццолановые цементы

Для строительства объектов жилищного, промышленного, сельскохозяйственного назначения, работающих в условиях повышенной влажности, применяются различные виды пуццолановых цементов, состоящих из искусственного вяжущего вещества — клинкера с присоединением природных добавок. Рассмотрим основные преимущества, недостатки и способы использования этой смеси.

Состав, виды и сферы применения

Что такое цемент с пуццоланой? Ответ прост – это гидравлическое вяжущее вещество, вырабатываемое путём перемалывания клинкера (до 80%) с добавками высокой активности (до 40%), плюс незначительное количество алебастра (не более 3,5%).

Общий ежегодный выпуск такого цемента в России достиг 5 млн т.

Природные добавки вулканического (пепел, пемза) и осадочного начала (трепел, опока), а также известь, обожжённая глина, доменный шлак в составе цемента разъясняют, что такое пуццолана.

Количество этих веществ в данном соединении пропорционально их свойствам и составу. Чем выше активность добавки, тем ниже процент содержания её в изделии.

В зависимости от содержания ингредиентов производят следующие виды изделия:

• пуццолановый;
• известково-глинитный;
• известково-зольный.

Пуццолановый цемент — это самый массовый из всех перечисленных материалов, применяемых в строительстве гидротехнических сооружений (шлюзы, каналы, порты), подземных коммуникаций (метро, туннели), устройстве подвалов, фундаментов и в других аналогичных местах, где есть взаимодействие с пресными и сульфатными водами.

Не следует использовать этот строительный материал из-за низкой воздухостойкости при монтаже надземных конструкций из бетона, находящихся в естественных условиях, которые могут привести к прекращению его твердения и породить оседание части сооружения.

Пуццолановый цемент имеет слабую устойчивость к попеременному воздействию оттаивания и замораживания, высыхания и увлажнения, что ограничивает сферу его применения.

Не рекомендуется готовить бетонную смесь из этого цемента при температуре от 0° C и ниже вследствие низкой морозостойкости.

Технические показатели

По ГОСТ 31108–2003 пуццолановый портландцемент имеет следующие характеристики, приведённые в таблице:

№Наименование свойствКоличествоПримечание

Достоинства и недостатки

Пуццолановые цементы отличаются рядом преимуществ перед обычными строительными смесями:

1. высоким уровнем соединения с металлической арматурой в железобетонных конструкциях;
2. отсутствием большого количества трещин в готовых изделиях;
3. долговечностью сооружений, построенных с их применением;
4. выходом большего количества раствора, бетона;
5. лёгкостью обработки и получением более гладкой поверхности изделий;
6. устойчивостью к пресным и минерализованным водам при уплотнении;
7. быстрым схватыванием;
8. превышает прочность обычного бетона при автоклавном изготовлении конструкций;
9. себестоимость массового производства значительно ниже.

Недостатками такого цемента являются:

• низкая воздухостойкость;
• большие потребности в воде во время приготовления растворов;
• меньшие сроки хранения, а как следствие – понижение прочностных характеристик;
• слабая устойчивость к воздействию низких температур и перепадам влажности.

Подведём итоги. Пуццолановые цементы, несмотря на мелкие недостатки, имеют значительные преимущества, которые делают их незаменимыми при строительстве гидротехнических, подземных, иных конструкций, требующих высокой прочности и противодействия повышенной влажности.

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.

Где применяют

Пуццолановый цементный раствор имеет крайне ограниченный круг использования. Сферы применения данного строительного материала обусловлены его особыми свойствами. Он отличается более светлым оттенком в сравнении с другими видами цемента.

При схватывании и дальнейшем отвердении цементный раствор, включающий синтетический связующий компонент, не выделяется большого количества тепла — данный эффект особенно важен при возведении объемных конструкций летом. Кроме того, этот бетон отличается повышенной устойчивостью к соединениям сульфата и влаги.

Материал можно использовать для возведения подводных и подземных частей гидротехнических сооружений, которые в процессе эксплуатации будут контактировать с пресной или морской водой.
К таким сооружениям относятся:

• защитные молы;
• шлюзы;
• плотины;
• набережные;
• доки и т.д.

Кроме того, этот материал может быть использован для возведения подземных водопроводных и канализационных сооружений. Нередко он применяется при строительстве стволов шахт, тоннелей, подземных бункеров и емкостей.

Его можно использовать для формирования конструкций, предназначенных для оросительных и осушительных целей. Материал этого вида также рекомендуется применять для возведения жилых домов и зданий промышленного назначения, которые будут подвергаться воздействию грунтовых вод, содержащих агрессивные примеси.

Эту разновидность бетона специалисты советуют использовать для возведения только защищенных от перепадов температур цокольных этажей, подвалов, фундаментов, которые будут контактировать с влагой.

Кроме того, данный цемент годится для производства железобетонных изделий по технологии пропаривания, что обеспечивает им большую прочность и возможность применения в агрессивных условиях.

Производители материала

Пуццолановый цемент выпускает небольшое количество компаний, поскольку для его производства требуется специальное оборудование и доступ к особым компонентам. Самые известные фирмы-изготовители таковы:

• «Кавказцемент»;
• «Новоросцемент»;
• «Белорусский цементный завод»;
• «Красносельскстройматериалы»;
• «Верхнебаканский цементный завод».

Стоимость стандартного мешка цемента (40 кг) — 500-600 рублей. Покупка материала за рубежом будет экономически невыгодной, так как приведет к сильному удорожанию цены

Пуццолановый цемент — качественный, прочный и надежный материал, уникальные свойства которого сполна проявляются только при строгом соблюдении технологии, поэтому перед покупкой важно ознакомиться с правилами работы и нюансами его использования

Технические показатели

Пуццолановый бетон обладает рядом специфических характеристик. Данный материал, соответствующий ГОСТ, должен включать не менее 20-40% активных добавок. Его плотность необходима быть не менее 2,7-2,9 г/см3. При отвердении после 28 дней прочность на сжатие бетона составляет 42,5-62,5 МПа. Начало схватывания начинается через 45 минут, а завершение процесса наблюдается через 12 часов. Полное отвердение залитого массива наступает примерно через 28 суток.

Густота цементного раствора составляет 28-35%. В рыхлом состоянии объемный вес данного строительного материала составляет 800-1000 кг/м3. Удельный — колеблется в пределах 2,7-2,9 кгс/м3. В уплотненном виде объемный вес составляет 120-1600 кг/м3. Тонкость помола на сите №008 — 10%.

Активные минеральные добавки для пуццолановых цементов

Активными минеральными добавками называют тонко молотые вещества, которые, будучи смешаны с известью, придают ей способность после предварительного твердения во влажном воздухе твердеть затем в воде.
Эти же добавки, введенные в состав обыкновенного портландцемента, связывают свободную гидроокись кальция, выделяющуюся при твердении цемента, переводят ее в нерастворимый силикат кальция и таким образом повышают стойкость цемента по отношению к действию пресных и минерализованных вод.
Размолотые и смешанные с водой активные добавки (главным образом кремнеземистые) сами по себе не твердеют и этим отличаются от другой добавки доменного основного шлака.
В древности на территории нашей страны применялась простейшая активная добавка к извести молотый кирпич.

В древнеримском строительстве для морских сооружений применяли вулканическую рыхлую породу пуццолану, добавляя ее к извести. Отсюда и возникло название для активных добавок пуццоланические, а для цементов с этими добавками — «пуццолановые».

В Риме применяли и толченый кирпич. Значительно позднее в Западной Европе начали применять другую природную добавку трасс. В дореволюционной России добавки толченый кирпич, доменный шлак и привозные добавки (пуццоланы) применялись в ограниченном количестве.

Активные минеральные добавки широко применяются. Большинство добавок дешевы и не требуют обжига, они улучшают стойкость цемента в агрессивных водах.
По химическому составу и свойствам эти добавки относятся к кислым, так как в них преобладают соединения SiO2 и Аl2О3. Состав их (в%) удовлетворяет следующему условию:
CaO+MgO : SiO2+Al2O3 меньше 1

Часть кремнезема и глинозема, содержащихся в добавках, растворяется в щелочах и поглощает известь, увеличиваясь в объеме; эту часть кремнезема (глинозема) называют растворимым или активным кремнеземом (глиноземом).

Добавки делятся на природные (естественные) и искусственные.

Природные (естественные) добавки для пуццолановых цементов

Природные добавки бывают осадочного и вулканического происхождения.
Добавки осадочного происхождения состоят главным образом из аморфного кремнезема. К ним относятся горные породы диатомит и трепел.

Твердую разновидность трепела называют опокой. Имеется много месторождений диатомита и трепела, используемых цементной промышленностью (в Брянской, Московской, Саратовской и других областях).

Добавки вулканического происхождения получают путем помола трассов, туфа, пемзы и пеплов. Вулканические добавки содержат растворимого кремнезема меньше, чем осадочные.
Трассы плотные, камневидные породы, богатые кремнеземом. Наиболее известен Карадагский трасс в Крыму.

Искусственные добавки для пуццолановых цементов

К искусственным активным добавкам относятся:

1. Глинистые материалы, измельченные в тонкий порошок:

• а) цемянки, т. е. кирпичный бой или бой глиняных изделий; эти материалы обладают низкой активностью и в настоящее время мало применяются;
• б) глинит глина, обожженная при температуре, обусловливающей наиболее сильное проявление ее активны свойств, и размолотая; обычно оптимальная температура обжига составляет 650—800°.

Цемянки и глинит не придают портландцементу стойкости по отношению к действию минерализованных вод. Поэтому их можно применять только в составе цемента, предназначенного для бетонных сооружений в пресной воде.

2. Кислые доменные шлаки

3. Кремнеземистые отходы (устаревшее название — сиштоф), богатые активным кремнеземом, получают при извлечении глинозема из глины в производстве сернокислого алюминия. Это одна из наиболее активных добавок в том случае, если она не загрязнена примесями

4. Кислые золы золы некоторых видов топлива, в составе которых преобладают кремнезем и глинозем: зола бурых углей; торфяная зола, зола горючих сланцев

5. Горелые породы получившиеся в результате подземного выгорания угольных пластов (так называемый глиеж ) или горелые шахтные породы в отвалах угольных шахт.

8 УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Цементы, в зависимости от специальных требований, предъявляемых к бетону, рекомендуется применять в соответствии с таблицей 5.

Таблица 5

Сульфатостойкий портландцемент

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками

Сульфатостойкий шлакопортландцемент

Пуццолановый портландцемент

Коррозионная стойкость при действии сред, агрессивных по содержанию сульфатов

Разрешается применять все цементы

Коррозионная стойкость при действии сред, агрессивных по содержанию сульфатов, при одновременном систематическом замораживании и оттаивании или увлажнении и высыхании

Разрешается

Разрешается применять только цемент марки 400 при условии введения в состав цемента или бетона поверхностно-активных добавок, повышающих морозостойкость

Не разрешается

Коррозионная стойкость при действии сред, агрессивных по содержанию сульфатов, и пониженное тепловыделение

Разрешается применять все цементы

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.

Производители материала

Пуццолановый цемент выпускает небольшое количество компаний, поскольку для его производства требуется специальное оборудование и доступ к особым компонентам. Самые известные фирмы-изготовители таковы:

• «Кавказцемент»;
• «Новоросцемент»;
• «Белорусский цементный ;
• «Верхнебаканский цементный завод».

Стоимость стандартного мешка цемента (40 кг) — 500-600 рублей. Покупка материала за рубежом будет экономически невыгодной, так как приведет к сильному удорожанию цены

Пуццолановый цемент — качественный, прочный и надежный материал, уникальные свойства которого сполна проявляются только при строгом соблюдении технологии, поэтому перед покупкой важно ознакомиться с правилами работы и нюансами его использования

Описание материала

Пуццолан (Pozzolana) — это компонент на основе вулканического пепла, пемзы и горных пород, который служит добавкой к современным видам цемента. Особенно много запасов пуццолана в Италии, близ вулкана Везувий, и именно тут базируется основное место для его добычи. Сами по себе пуццолановые добавки в цемент особой твердости и цементирующих свойств не имеют, зато после соединения с известью и водой в ходе химической реакции образуют новые вещества с отличными прочностными характеристиками.

Красный пуццолан

Готовый пуццолановый цемент — это порошкообразный материал с вяжущей способностью на основе клинкера со специальными добавками. По современной технологии его впервые сделали в США в конце 20-го века как образец надежного и экологически чистого строительного сырья. Из-за высокой вододисперсности пуццолановый цемент также называют гидроцементом.

Советы по выбору цемента

Предлагаем несколько практических советов, которые помогут выбрать действительно качественный цемент, а также правильно транспортировать его и хранить.

Проверьте не только целостность и маркировку упаковки, но и сам цемент — не склонен ли он к окомковыванию. Для этого возьмите немного вещества и сожмите его в кулаке. Свежий цемент легко просочится сквозь пальцы, а вот тот, который долго лежал на складе, скорее всего, превратится в комок.

Чтобы сохранить все качества цемента, его следует транспортировать с соблюдением определенных требований.

Использовать цемент лучше всего сразу после покупки. Если же какое-то время его необходимо хранить, лучше делать это в хорошо проветриваемом и надежно защищенном от влаги помещении. На зиму бумажные мешки с цементом рекомендуют дополнительно помещать в полиэтиленовые пакеты. Рассыпной цемент можно хранить в бочках, плотно обмотанных полиэтиленовой пленкой. И обязательно следите за тем, чтобы срок хранения цемента не превышал полугода.

Приготовление простейшего цементного раствора:

Также по теме: Рецепты приготовления растворов для кладки и штукатурки

1. Первым засыпают цемент, а затем добавляют воду (в среднем 1 часть воды на 3 части цемента).
2. Готовый раствор представляет собой однородную массу сметанной консистенции.
3. Смесь размешивают специальным миксером.
4. Кельмой и шпателем готовят порции, необходимые для того или иного типа работ.

Фундамент для ДРОВНИКА своими руками КАК СДЕЛАТЬ ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ДРОВНИЦЫВ…

Садовая шашлычница своими руками из кирпича – описание строительства и чертеж Как построить шашлычницу барбекю в…

Навершия-колпаки для забора своими руками (фото+схема) Крышки для столбов своими руками …

Садовый вазон из бетона своими руками (в форме лопуха) Как сделать декоративный садовый вазон…

Мангал из стиральной машинки своими руками (фото) Как сделать своими руками мангал…

Как построить погреб своими руками – виды и чертежи-схемы погребов Просмотреть полный альбомУстройство и строительство…

Технология производства

Компоненты для создания цемента (клинкер и гипс, известь, минеральные добавки) после добычи в карьере подвозят к месту обработки, после чего по отдельности измельчают в особых дробилках. Затем их смешивают в нужных пропорциях, загружают в воздушные шаровые мельницы и еще раз тщательно перемалывают. Далее состав отправляют в накопительные бункеры. По мере надобности его извлекают партиями, нагревают до +800…+1000 градусов, отправляют в технологическую вращающуюся печь для дальнейшего прогрева при +1450 градусах. Потом порошок охлаждают с помощью роторного охладителя, соединяют с гипсом и пуццоланом.

Шаровая мельница для производства цемента

Если требуется произведение материала в больших объемах, тонкий помол компонентов осуществляется совместно — они сразу смешиваются друг с другом. Также возможно приготовление пуццоланового портландцемента прямо на строительной площадке. Для этой цели применяется специальная сушильно-помольная установка. Данная технология снижает транспортную загруженность, дает возможность изменения состава в зависимости от потребности при помощи введения новых наполнителей. Тем не менее, она применяется исключительно при постройке крупных объектов.

Похожие записи:

Сначала грунтуют или шпаклюют: нужно ли грунтовать стены перед финишной или стартовой шпаклевкой Светодиодные ленты в интерьере комнат Обрешетка под профнастил: выбор, расчет, технология установки Алгоритм расчета неразветвленной цепи однофазного переменного тока Для чего нужна гроверная шайба Рольворота для гаража: характеристики, преимущества и рекомендации по монтажу