Бетон на шлакопортландцементе

Что такое шлакопортландцемент

Шлакопортландцемент — распространенный компонент строительных материалов. Специфические свойства позволяют использовать его при изготовлении различных железобетонных конструкций. Несмотря на схожесть с портландцементом, данная разновидность имеет отличия , позволяющие расширить возможности использования бетона при строительстве.

Состав и технические характеристики

Шлакопортландцемент представляет собой гидравлическое вещество с вяжущими способностями, предназначенное для приготовления строительных смесей. В его состав входят следующие компоненты:

1. Гранулированные или негранулированные доменные шлаки. Их содержание колеблется от 25 до 75%, в зависимости от необходимых свойств конечного продукта. Среднее значение 35-45%.
2. Портландцементный клинкер. С учетом шлаковой составляющей содержание данного ингредиента колеблется от 10 до 70%. В нем допускается присутствие магния, но не более 6%.
3. Натуральный (природный) гипс в количестве до 5-6%. Допускается содержание фосфора, фтора, бора.

Распространенный вид материала — известково-шлаковый цемент. В него вместо клинкера добавляется гидратная или негашеная известь (до 30%).

Технология изготовления шлакопортландцемента включает 2 основные операции. На первом этапе шлак просушивается до остаточной влажности не более 1%. Следующий шаг — тщательное измельчение и перемешивание ингредиентов в специальной мельнице. В результате получается однородный, тонкодисперсный порошок.

Основные свойства

1. Плотность материала колеблется в пределах 2,7-3,1 г/куб.см, а насыпная, объемная масса составляет 880-1250 кг/куб.м.
2. Прочностные характеристики. По прочности на сжатие он бывает марок от М200 до М500. Имеет низкую объемную деформацию.
3. Жаростойкость достигает 850 градусов.
4. Отмечается водостойкость и стойкость к воздействию агрессивных сред, например, к сульфатам.

Материал имеет замедленное схватывание. Однако, чем дольше происходит отвердение, тем прочнее становится конструкция.

На начальном этапе прочность материала нарастает медленно, а достаточные прочностные параметры достигаются только через 7-10 месяцев. При этом наилучшие характеристики достигаются при твердении во влажной среде с повышенной температурой. Для ускорения полного схватывания и набора прочности используется клинкер с алюминатом и силикатом, а также глиноземные шлаки.

Отличия портландцемента и шлакопортландцемента

Мелкодисперсная структура и наличие в составе клинкера делает их похожими. Однако все же есть ряд отличий.

1. Состав. Портланд — это смесь глины и клинкера, а Шлако — еще и шлаки, что обеспечивает специфические свойства.
2. Затвердение. Набор прочности у портландцемента протекает значительно быстрее. При отвердении шлакопортландцемента выделяется меньше тепла.
3. Масса. Удельный вес и объемная масса портландцемента выше.

Цемент с добавлением шлаков имеет высокую влагостойкость и стойкость к воздействию сульфатам, но меньшую морозостойкость, по сравнению с портландцементом. В целом, эти 2 материала нередко называют родственными, и в ряде случаев они способны заменить друг друга.

Достоинства и недостатки

Главным преимуществом шлакопортландцемента признается пониженная стоимость. При равных прочностных характеристиках он дешевле обычного цемента. Важное положительное качество — повышенная влагостойкость, а также стойкость к атмосферным условиям и агрессивным средам. Имеет высокую работоспособность в сульфатной воде. В железобетонных конструкциях отмечается пониженный удельный вес, что уменьшает массу изделий.

Недостатки:

1. Пониженная морозостойкость.
2. Малое выделение тепла при затвердении не дает возможность проведения заливки бетона при низкой температуре воздуха. Она ограничивается в пределах 4-5 градусов и требует принятия дополнительных мер по тепловому воздействию.
3. Повышенные требования к условиям хранения. Если отсутствует герметичная упаковка, то материал уже через 40-45 суток теряет положительные свойства.

Шлакопортландцемент составляет достойную конкуренцию другим типам цемента. Именно этим объясняется то, что за рубежом половина бетона готовится с использованием шлака. В РФ его использование пока не превышает 22%, но отмечается постепенное повышение популярности.

Где используется

Направления применения шлакопортландцемента:

1. Готовые ЖБИ. Материал применяется в качестве основы для сборных панелей, плит перекрытия и других ЖБИ изделий.
2. Каркасные строения и монолитные конструкции. Применяется с материалами типа ШПЦ-Б, т.е. с быстротвердеющими добавками для ускорения схватывания.
3. Строительство различных сооружений с использованием термовлажностных технологий для обеспечения заливки раствора при пониженных температурах.
4. Изготовление ЖБИ для магистрального и транспортного строительства. Материал применяется для производства армированных труб, шпал, деталей мостов.
5. Приготовление растворов для штукатурки и кладки блоков, а также изготовление самих стеновых блоков и бетона.

В принципе, шлакопортландцемент используется вместо или в дополнение к портландцементу при любом строительстве. Перспективно применение в условиях, когда возможно воздействие агрессивных сред, в частности сульфатов.

Цемент с добавлением шлаков пока не нашел в России широкого применения. В то же время, высокая прочность и стойкость в различных условиях, умноженные на невысокую стоимость, создают рост популярности этого материала. При правильном учете эксплуатационных факторов, соблюдении технологии хранения и строительства, шлакопортландцемент обеспечит необходимую надежность конструкции при заметной экономии.

Шлакопортландцемент

Шлакопортландцементом называется искусственно полученное гидравлическое вещество, обладающее вяжущим эффектом.

Состав шлакопортландцемента

Шлакопортландцемент получают из портландцементного клинкера, глины, шлака и известняка. Стоит отметить, что при производстве цемента крайне важная роль отводится именно химическому составу материала, а не его физической структуре, в связи с чем, исходное сырье выбирается очень тщательно. Поэтому, при производстве данного цемента может быть использован как основный, так и кислый доменный шлак. Шлаки также могут быть гранулированные и не гранулированные, однако, зачастую используются именно гранулированные шлаки. Это обусловлено двумя причинами. В основе первой причины лежит экономический аспект. А вторая причина основывается на самом процессе производства шлакопортландцемента, который существенно усложняется при использовании не гранулированном типе шлака. Однако, те шлаки, которые добавляются уже после обжига, являются гранулированными в обязательном порядке. Процентное содержания шлака в портландцементе не должно выходить за пределы 30-60%. Максимальное содержание гипса в данном цементе составляет 5%.

Технология производства шлакопортландцемента относительно несложная. Она состоит всего из двух этапов. На первом этапе осуществляется просушивание шлака, для чего используются специальные сушильные камеры. После высушивания, шлак должен иметь максимальную влажность 1%. Второй этап заключается в измельчении и смешивании всех составляющих шлакопортландцемента. Для этого используется бункер цементной мельницы, в которую загружаются шлак, гипс, клинкер, известняк. В данной мельнице происходит измельчение всех составляющих до консистенции гомогенного тонкодисперсного порошка, а также смешивание этих компонентов. Стоит отметить, что подобным образом происходит приготовление минерального порошка, используемого в производстве асфальтобетона. В зависимости от размера частиц входящих в состав веществ шлакопортландцемента, в настоящее время на рынке существуют следующие марки данного материала: м150, м200, м250, а также м300. Фракция помола порошка влияет на прочность, активность, а также на время застывания уже готовой смеси. Так, чем мельче помол, тем быстрее застывает раствор. Если сравнивать данное вещество с обычным цементом, то стоит сказать, что благодаря более тонкому помолу шлакоцемента, он обладает более выраженным эффектов. Обычно, чтобы получить очень высокие вяжущие качества данного вещества, рекомендуют использовать именно двухступенчатый или сепараторный помол. В связи с этим, шлакопортландцемент перемалывается практически до той же фракции, что и обычный портландцемент.

Порландцемент – это искусственный материал зеленовато-серого цвета, состоящий из измельченного клинкера и глины. Такое название данный материал унаследовал от природного камня, добыча которого осуществляется на острове Портленд. По мнению первооткрывателей порландцемента, материал, благодаря, в первую очередь, своему окрасу, очень похож на этот природный камень.

Таким образом, портландцемент и шлакопортландцемент являются двумя схожими по своему составу и свойствам материалами. Это обуславливает практически одинаковые сферы их применения.

Отличия портландцемента и шлакопортландцемента

1. В отличие от портландцемента, кроме глины и клинкера, шлакопортландцемент в своем составе содержит еще и шлаки. Это является первым и наиболее явной отличительной особенностей двух схожих материалов.
2. Разный набор прочности в момент начала затвердевания материалов. Так, у шлакопортландцемента этот процесс протекает существенно медленнее, чем у портландцемента.
3. Несмотря на предыдущий пункт, шлакопортландцемент спустя некоторое время (как правило, два-три месяца) демонстрирует существенно большую прочность, чем портландцемент.
4. Однако, в отличие от шлакопортландцемента, портландцемент имеет преимущество в том, что он менее подвержен негативному воздействию окружающей среды, особенно если это касается температурного режима. Смесь, в которой присутствуют шлаки, при понижении температуры до отметки в 4 0 С застывает гораздо медленнее. Это, в свою очередь, приводит к необходимости применения теплвлажностной обработки для более быстрого застывания шлакопортландцемента.
5. Портландцемент имеет больший удельный вес, чем шлакопортландцемент. Следовательно, объемный его вес также больше.
6. Шлакопортландцемент выигрывает у портландцемента в стоимости, которая гораздо ниже. Это связано с тем, что дорогой клинкер частично заменяется гранулированным шлаком, который является более дешевым материалом. Таким образом, количество шлака в составе цемента напрямую влияет на его стоимость – тем она ниже, чем больше содержание шлака.
7. Шлакопортландцемент хранится хуже, чем портландцемент.

Учитывая отличительные особенности материалов, можно сказать, что данные два вещества являются ближайшими «родственниками» и вполне могут называться взаимозаменяемыми материалами.

Свойства шлакопортландцемента

1. Низкая морозостойкость.
2. Высокая устойчивость к высоким температурам.
3. Устойчивость к воздействию как сульфатных, так и пресных вод.
4. Во время затвердевания выделяет значительно меньшее количество тепла, в сравнении с другими подобными материалами. Данное свойство позволяет шлакопортландцементу быть использованным в качестве основного материала при строительстве массивных сооружений из бетона.
5. Обладает значительно меньшей степенью объемной деформации.
6. Чем дольше застывает материал, тем он становится прочнее. На начальном этапе застывания шлакопортландцемент обладает очень низким показателем нарастания прочности. Таким образом, приближенную к цементу прочность, шлакопортландцемент приобретает спустя 6-12 месяцев, в зависимости от температурно-влажностных условия застывания. Чтобы ускорить данный процесс применяется клинкер, содержащий большое количество алюмината и силиката, а также шлаки, содержание большое количество глинозема.
7. Проявляет свои лучшие свойства при застывании во влажной среде с повышенным температурным режимом. Стоит сказать, что преждевременное высыхание шлакопортландцемента имеет крайне негативное влияние на дальнейшее проявление его свойств.

Таким образом, стоит отметить, что благодаря своим свойствам наряду с относительной дешевизной, шлакопортландцемент нашел свое активное применение во многих сферах человеческой деятельности.

Где используется шлакопортландцемент?

1. Данный материал является основным веществом во время производства сборного бетона и железобетона;
2. С участием быстротвердеющего шлпкопортандцемента изготавливаются сборные конструкции и монолитные изделия.
3. При применении тепловлажностной обработки, что ускоряет затвердевание материала при этом не ухудшая его свойств, он используется во время изготовления сборных конструкций.
4. Железобетонные трубы, шпалы, отдельные мостовые элементы также изготавливаются с участием шлакопортландцемента.
5. Штукатурные и кладочные растворы, становые блоки, бетонные смеси, как правило, изготавливаются при использовании двух «родственных» материалов – шакопортландцемента и портландцемента.

Таким образом, шлакопортландцемент является качественным и доступным материалом одновременно, чем и обуславливается его популярное использование во многих областях деятельности человека.

Статьи по теме

Свойства графита

Слово графит в переводе с греческого обозначает «пишу». Минерал с таким названием у природе образуется при высокой температуре в вулканических горных породах.

Характеристики тантала

Обнаружение тантала датируется 1802 годом. Впервые миру он был представлен ученым А. Г. Экебергом. Он обнаружил в Финляндии и Швеции два минерала. Именно в их составе было это вещество.

Оксидированная медь

Обращает на себя внимание тот факт, что крыши многих старинных сооружений, изготовленные из меди, хорошо сохранились до сегодняшнего дня. Всё дело в том, что медь естественным образом подвергается окислению.

Подготовка стен под покраску

Комфортную обстановку в доме создают многие вещи, очень важно грамотно подойти к обустройству своего жилища. Во многих случаях создание обстановки начинается с обустройства стен. В основном, хозяева выбирают поклейку обоев или окрашивание.

Грунтовка по ржавчине

Грунтовка в своем составе содержит: растворитель, связующий компонент и различные добавки для придания ей особых свойств. Цвет грунтовки обычно прозрачный или мутно белый.

Шлакопортландцементы и бетоны на их основе

Известно, что шлаки представляютсобой отходы производства чугуна в доменных печах на металлургических заводах.В их состав входят алюмосиликаты кальция, образовавшиеся из пустой породыжелезной руды, золы, кокса и различных флюсов, добавляемых в процессе плавки (рис. 1).

Рис. 1. Схема доменного процесса

Количество шлака в расчете на 1т чугуна может быть различным в зависимости от используемой руды иместоположения предприятия, однако в целом количество шлака на 1 т чугуна непревышает 300–400 кг.

В 1860 году Ланжен (Франция)показал, что шлак можно гранулировать при быстром его охлаждении сразу же повыходе из доменной печи. В 1865 году это открытие было использовано дляпроизводства шлакового кирпича. В начале 70-х годов XIX века в ряде стран был предложен такназываемый шлаковый цемент, состоящий из смеси 70–85 % молотогогранулированного доменного шлака и 15–30 % гидратной извести иногда сускоряющими твердение добавками [1]. Шлак в этом цементе придавал воздушномувяжущему — извести способность гидравлического твердения под водой. Шлакпервоначально рассматривался как заменитель природного пуццолана, а получившийсяпродукт назывался шлаковым или пуццолановым цементом. В дальнейшем былаустановлена ошибочность подобного взгляда на доменный шлак. Шлаковые цементытого времени находили применение в растворах и бетонах для сооружениянабережных, мостовых устоев, каналов, резервуаров и т. д. В частности, этицементы применялись для строительных работ горного ведомства, для морских работв управлении торговых портов в России.

Последующей практикой былообнаружено, что шлаковый цемент обладает большей стойкостью в агрессивныхводах, нежели портландцемент, но значительно уступает последнему по прочности вусловиях воздушного твердения и по стойкости при магазинировании; содержащаясяв шлаковом цементе гидратная известь на воздухе быстро карбонизируется и теряетактивность [1]. Поэтому в дальнейшем производство шлакового цемента не получилобольшого развития, а доменные шлаки стали широко применять для изготовленияшлакопортландцемента, который сочетал в себе многие достоинства шлаковогоцемента и портландцемента.

Шлакопортландцемент — естьпродукт, полученный путем совместного перемола портландцементного клинкера игранулированного основного доменного шлака соответствующего состава (весовоесодержание шлака в готовом продукте не должно превышать 85 %).

В конце XIX века в Германии появился шлаковыйпортландцемент. Германские фабриканты увидели в производителях нового материалаконкурентов, что вызвало в их среде большую тревогу. Объединившись,портландцементные фабриканты стали чинить всевозможные препятствия с цельюопорочить шлакопортландцемент. Была даже назначена специальнаяправительственная комиссия для изучения свойств нового вяжущего вещества. Врезультате в качестве компромисса было решено разделить шлаковый портландцементна две марки: железопортландцемент с содержанием шлака до 30 % и доменныйцемент с содержанием шлака 30–85 %. Такое подразделение не могло бытьоправдано, так как содержание шлака в таких цементах определяется химическимсоставом: одни из них требует меньшего, другие большего количества клинкера дляполучения продукта высокого качества (при наименьшей себестоимости).Заграничная практика тех лет показала, что шлакопортландцемент, даже с оченьбольшим содержанием шлаков, может успешно применяться в самых разнообразныхвидах строительства.

Стоит отметить, что в это время появиласьтенденция продвигать на рынок так называемые улучшенные портландцементы,песчаные цементы и т. д., под видом которых заводчики старались продать портландцементс подмешанными измельченными доменными шлаками. Появился миф об улучшенныхпортландцементах. Рождению мифа способствовало то, что некоторые из этихцементов, особенно с высоким содержанием извести, после смешивания со шлакамиопределенного состава действительно приобретали высокую прочность в отвердевшихрастворах [4], однако ряд других качеств при этом претерпевали не лучшиеизменения, например, прочность при длительном пребывании в атмосфере падала.

Количество добавленных шлаковдолжно строго ограничиваться соотношениями количества кремнезема и извести вшлаках и составом цемента. В этом и кроется главная опасность подмешиванияшлаков. Шлаки по своему составу довольно близки к портландцементу, хотя и невсякий шлак годиться для подмешивания. Однако уж очень заманчиво получитьдополнительные доходы. Подсчитано, что при подмешивании шлака в портландцементпродавец получает дополнительно 37 % от продажной стоимости товара [4].Проверить количество подмешиваемого шлака было чрезвычайно трудно.

Германия оградила себя от этойопасности тем, что производители цемента взяли на себя обязательства илипродавать только чистый цемент, или указывать на таре, какая введена примесь(шлак) и в каком количестве. Общими усилиями производителей удалось изгнать снемецкого рынка подмешанный цемент. Ну и повезли производители подмешанныецементы в другие страны, в том числе и в Россию [4].

На V Цементном съезде (1898) ввиду появленияв продаже шлакового цемента было принято решение — ходатайствовать, чтобы этомуявлению было присвоено соответствующее название [3].

Выдающаяся роль в развитии иприменении шлакопортландцемента в России принадлежит Н. А. Белелюбскому, А. А.Байкову, С. И. Дружинину и В. А. Кинду. По инициативе Н. А. Белелюбского,возглавлявшаяся им механическая лаборатория института инженеров путей сообщенияс 1915 года начала систематически проводить испытания продукташлакопортландцементных заводов, давать ему наименование и всяческисодействовать практическому применению его в строительстве. Одна из последнихработ Н. А. Белелюбского, написанная совместно с С. И. Дружинином и В. А. Киндом,была посвящена техническим условиям приемки шлакопортландцемента.

А. А. Байков уже в то времяпришел к выводу о сходстве природы портландцемента и основного доменного шлака,обладающего самостоятельными гидравлическими вяжущими свойствами. А. А. Байков условнорассматривал портландцемент как шлак высокой степени основности, а основнойшлак — как портландцемент с очень низким гидромодулем. Это представление былоположено Байковым в основу предлагаемых им методов испытания и нормированияшлакопортландцемента. В 1916 году в одном из докладов Байков подчеркивалбольшое значение производства шлакопортландцемента для народного хозяйствастраны, принимая во внимание его дешевизну и громадный спрос на строительныематериалы в послевоенные годы. Анализируя выпуск и качество шлаков южнорусскихметаллургических заводов, Байков пришел к выводу о возможности выпускашлакопортландцемента в количестве 20–25 % от выпуска портландцемента, что и быловпоследствии осуществлено. Тогда же С. И. Дружинин указал на неправильностьотнесения шлакопортландцемента к группе смешанных цементов, мотивируя этополной равноценностью шлакопортландцемента и портландцемента по химическойприроде и механическим свойствам, и обосновал необходимость соответствующихизменений в номенклатуре вяжущих веществ. С 1913 по 1915 год было построено 3шлакопортландцементных завода общей мощностью 70–90 тыс. т. Эти заводы находилисьна металлургических комбинатах — Александровском, Брянском и Судаковском [1]. Офизико-механических свойствах отечественного шлакопортландцементах того времениможно судить по результатам испытаний продукции двух заводов в 1915 году вмеханической лаборатории Институте инженеров путей сообщения: табл.1.

Бетон на шлакопортландцементе

КАЧЕСТВЕННО

БЫСТРО

SEO оптимизация

адаптивная верстка

Ремонт в регионах

1. Главная
2. Строительные материалы
3. Неорганические вяжущие вещества свойства
4. Шлакопортландцемент

По свойствам шлакопортландцемент мало отличается от обыкновенного

Этот цемент твердеет как в воде (лучше), так и на воздухе; получают его совместным помолом или смешиванием раздельно молотых портландцементного клинкера и гранулированного доменного шлака. Содержание шлака в готовом продукте зависит от активности шлака (допускается до 85%), практически содержание шлака обычно составляет 30—75% от веса цемента

Ввиду того что шлакопортландцемент получают из дешевого сырья и обжигу здесь подвергается только клинкер, этот цемент приблизительно на 13% дешевле обыкновенного. Выпуск его составляет более 25% от общего производства всех цементов.

Удельный вес шлакопортландцемента

По свойствам шлакопортландцемент мало отличается от обыкновенного: удельный вес его немного ниже (2,9—3,0), соответственно меньше и объемный вес. Тонкость помола и равномерность изменения объема такие же.

По ГОСТ шлакопортландцемент разделяется на шесть марок: 150, 200, 250, 300, 400 и 500, определяемых при испытании образцов, изготовленных из раствора жесткой консистенции. Предел прочности при сжатии и при растяжении образцов из шлакопортландцементного раствора с нормальным песком в пропорции 1 : 3 (по весу) согласно ГОСТ должен быть не ниже величин, приведенных в табл. 1. По новому методу при переходе на испытание образцов из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки от 100 до 300, предел его прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже величин, приведенных в табл. 2

Табл. 1. Предел прочностипри сжатии и растяжении в кг/см2

Шлаковые цементы всех видов (кроме гидрофобных) не следует долго хранить на складах, так как их активность со временем понижается в большей степени, чем активность обыкновенного портландцемента.

Табл.2. Предел прочности при сжатии и изгибе в кг/см2

Шлакопортландцемент отличается от портландцемент (при одинаковом составе клинкера) более медленным схватыванием (начало обычно через 4—6 час, конец через 10—12 час. после затворения) и замедленным твердением в первые 7—10 дней. Замедление твердения, особенно проявляющееся при пониженных температурах, нежелательно, так как отодвигается срок распалубки и использования сооружений. Однако это не является препятствием для применения шлакопортландцемента.
Этот цемент при содержании в клинкере С3А