Пуццолана что это в цементе такое

Пуццолановый цемент и его особености

Пуццолановый цемент – это одна из самых древних разновидностей строительного материала. История возникновения цемента этого типа уходит во времена Древнего Рима и Древней Греции. Именно тогда древние строители, добавляя в известь, измельченную вулканическую породу «пуццолану», научились изготавливать вяжущее отличающееся высокой прочностью и влагостойкостью.

• Технология получения
• Где применяют пуццолановый цемент
• Производители пуццоланового цемента

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 цемент

Высокая сульфатостойкость и высокая водостойкость являются определяющими факторами области применения цемента этого вида:

• Строительство подводных и подземных элементов гидротехнических сооружений работающих в условиях отмывания морской и пресной воды: судоремонтные доки, защитные молы, плотины, шлюзы и набережные.
• Инженерные сети: канализационные и водопроводные сооружения.
• Строительство тоннелей, стволов шахт, подземных емкостей.
• Возведение оросительных и осушительных конструкций на солончаковых и заболоченных грунтах.
• Строительство монолитных или сборных фундаментов жилых и промышленных зданий в условиях воздействия грунтовых вод содержащих высокий уровень вредных примесей.
• Производство ЖБИ использующее технологию пропаривания.

Производители пуццоланового цемента

На производстве пуццоланового портландцемента вследствие ограниченности и «специальности» его применения специализируется ограниченный круг отечественных и зарубежных цементных заводов в числе которых:

• Компания ОАО «Новоросцемент».
• Завод ЗАО “КАВКАЗЦЕМЕНТ”
• ОАО «ВЕРХНЕБАКАНСКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД».
• ОАО «КРАСНОСЕЛЬСКСТРОЙМАТЕРИАЛЫ» (Республика Беларусь).
• ОАО «БЕЛОРУССКИЙ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД» (Республика Беларусь).

В завышении повествования следует отметить, что пуццолановый цемент следует использовать в усилиях повышенной влажности среды. Имеется ввиду обеспечение повышенной влажности, в которой раствор цемента набирает свою марочную прочность. В противном случае технические характеристики конструкций изготовленных на основе связующего этого вида не будут отвечать требованиям ГОСТа и прочим основном потребительским качествам.

голоса

Рейтинг статьи

Как расшифровать маркировку цемента

Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса.

От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент.

Для его производства к глине добавляется известняк.

Характеристики цементного порошка

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает.

Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал.

Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами.

Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать

От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри.

Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму.

Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое.

Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате.

При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

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.

Пуццолан

Днаграммл состояния системы СлО — — AljOj.

Пуццолан представляет собой природную ( вулканический пепел) или синтетическую ( размельченные топливные шлаки и золы) форму высокорсакционноспособного оксида кремния. Причина высокой реакционной способности такого кремнезема состоит в мстастабильности и ( или) высокой дисперсности. Кристаллический кварц в обычных условиях химически не активен.
 

Пуццолан содержит 1 % углерода и обычно: 6 % Fe2O3; содержание примесей может меняться в зависимости от происхождения сырья. Продукт, получаемый в концентраторе 44, может быть непосредственно использован как пуццолан повышенной прочности или как инертный минеральный наполнитель без дополнительной обработки известью. В обоих случаях получают продукт с очень малым размером частиц, похожий на каолиновую глину или цемент; высушенный продукт хранится в бункерах.
 

Пуццолан связывает больше воды, чем цемент, таким образом снижая конечную плотность раствора.
 

Пуццолан имеет преимущества — он может реагировать с гидроксидом кальция, создавая цементный камень, стойкий к выщелачиванию. Следует учитывать, что гид-роксид кальция — основной продукт реакции между водой и компонентами цемента.
 

Пуццолан, санторин, трасс и подобные грунты ( земли), иногда называемые природными цементами, поскольку они используются при изготовлении цементов.
 

Пуццоланов ы и портландцемент получают в результате совместного помола портландцементного клинкера, гипсового камня и активной минеральной добавки. Для сульфатостойкого пуццолано-вого портландцемента применяются вулканические или осадочные добавки.
 

Производство пуццоланов путем обжига глин невыгодно из-за существенного расхода энергии на этот процесс.
 

Эта группа пуццоланов относится к материалам органического происхождения. Диатомит представляет собой гидра-тированный аморфный кремнезем, который образуется из скелетных раковин, располагаемых в ячеистых стенках многих разновидностей водяных морских водорослей. Крупнейшее из известных месторождений диатомита находится в Калифорнии.
 

Что касается природных пуццоланов, то данные об итальянских и греческих пуццоланах свидетельствуют о том, что по реакционной способности природные пуццоланы близки к низкокальциевой золе-уносу.
 

Последовательная обработка итальянских пуццоланов соляной кислотой и раствором едкого кали позволяет определить содержание растворимого кремнезема, который влияет на способность пуццолана соединяться с известью. Однако это не имеет прямого отношения к потенциальной возможности данных материалов увеличивать прочность портландце-ментного бетона. Подобным же образом кислотно-щелочная обработка золы-уноса не дает положительных результатов для определения потенциального прироста прочности.
 

Сульфатостойкий и гидротехнический пуццоланов ые п ор т л а н д це мен ты — разновидности пуццо-ланового портландцемента, содержащие в клинкере ограниченное количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината.
 

С участием таких высоко активных пуццоланов, как зол рисовой шелухи и белая сажг пуццолановая реакция може начаться при появлении ионо кальция и гидроксила при гид ратации соединений портланд цемента.
 

Влияние добавок золы-уноса ( а, золы рисовой шелухи ( б и доменного шлака ( в на диаметр пор d гидратированного цементного теста ( 27 ( V — объем проникания.

Подобно низкокальциевой золе-уносу, добавка природных пуццоланов требует удлинения периода выдерживания, после-чего влияние процесса уменьшения пор на прочность и проницаемость станет очевидным.
 

Пуццолановые и шлаковые цементы

Карта энциклопедии Пуццолановый цемент является одной из самых древних разновидностей цемента. Уже в Древнем Риме для получения гидравлического вяжущего материала научились использовать в качестве добавки к извести рыхлую вулканическую породу — пуццолану. Полученная смесь представляла собой известково-пуццолановый цемент, который отличался особой прочностью. Сейчас под словосочетанием «пуццолановый цемент» подразумевают целую группу цементов, в составе которых содержится не менее 20% активных минеральных добавок. Однако самым распространенным в строительстве на сегодняшний день является пуццолановый портландцемент. Его получают путем помола портландцементного клинкера (его массовая доля в составе пуццоланового портландцемента колеблется от 60 до 80%), активной минеральной добавки (20 — 40%) и небольшого количества гипса. В отличие от обычного портландцемента пуццолановый цемент обладает повышенной коррозийной стойкостью, особенно в мягких и сульфатных водах, пониженной морозостойкостью и меньшей скоростью твердения. Исходя из этих особенностей, определяется и основные области применения пуццоланового портландцемента. Его вводят в состав монолитных и сборных бетонов и железобетонов, которые используют в подземных и подводных конструкциях. Так же допускают возможность применения пуццолановых цементов в надземных конструкциях, которые находятся в условиях повышенной влажности и в строительных растворах. Не допускается использование пуццоланового портландцемента в конструкциях, которые подвергаются быстрому высыханию или испытывают попеременное высушивание и увлажнение, а так же в составе морозостойких бетонов.

Шлаковый цемент — это так же общее название для группы цементов, которые изготавливаются при совместном помоле гранулированных доменных шлаков с добавками-активизаторами (так называют в данном случае известь, строительный гипс, ангидрит и т. д.). Возможно и простое смешивание этих компонентов, которые были заранее измельчены. Принято различать два вида шлакового цемента: известково-шлаковый, в состав которого входит 10 — 30% извести, до 5% гипса (от массы цемента), и сульфатно-шлаковый (его состав: 15 — 20% гипса или ангидрида, до 5% портландцемента или до 2% извести). Последний особенно часто используют для производства автоклавных материалов и изделий. Доменный шлак и природный гипс, который входят в состав шлакопортландцемента, позволяют регулировать сроки схватывания раствора. Исходя из своей прочности, он выпускается под следующими марками: 300, 400 и 500. Так же производят быстротвердеющий шлакопортландцемент (ШПЦ-Б), который отличается повышенной прочностью уже на 3 сутки после схватывания. Такой цемент выпускается под маркой 400. Физико-химические особенности шлакового цемента так же обуславливают области как желательного, так и нежелательного его использования. Его рекомендуют использовать в монолитных массивных бетонных и железобетонных конструкциях, которые идут на строительство подземных и подводных сооружений. Не рекомендуется использовать шлаковый цемент в качестве составляющей в морозостойких бетонах и тяжелых бетонах, затвердевание которых происходит при температуре меньше +10°C. Так же как и пуццолановые, шлаковые цементы нельзя использовать в случаях, которые будут сопряжены с попеременным увлажнением и высушиванием конструкции.

Важно для каждого вида работ использовать строго определенный вид цемента, так как это не только продлит жизнь конструкции, но и позволит соблюсти правила безопасности для будущего строения, а значит и для всех, кому придется там находиться

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

1	Активных добавок (%)	20–40
2	Плотность (г/см³)	2,7–2,9
3	Срок хранения (месяц)	6	В сухом помещении
4	Прочность на сжатие (МПа)	42,5–62,5	По истечении 28 суток
5	Время схватывания начало /конец (час:мин)	0:45/12:00
6	Прочность на изгиб (МПа)	6,8	После 28 суток
7	Густота цементного теста (%)	28–35
8	Объёмный вес (кг/м³)	800–1000	В рыхлом состоянии
9	Удельный вес (кгс/м³)	2,7–2,9
10	Объёмный вес (кг/м³)	1200–1600	В уплотнённом виде
11	Тонкость помола на сите №008 (%)	До 10

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.

Разновидности портландцемента, их особенности и сфера применения

Портландцемент является одной из разновидностей цемента. Он имеет достаточно большое количество подвидов, которые отличаются сферой применения, ценовой политикой и своими свойствами.

Главной особенностью цемента — быстрота его твердения на первые три дня. Этот результат достигается путем введения гранул шлака или активных минералов. При этом клинкер рекомендуется более тщательно измельчить.Выпускаемые марки М400 и М500 предназначены для напряженных конструкций и сооружений.

Благодаря быстроте схватывания цемента, уменьшается время выдержки монолита в съемной опалубке.Важно помнить, что быстротвердеющий цемент не может подлежать длительному хранению. Уже через несколько месяцев он может полностью потерять свои главные преимущества

Выводы

1. Установлена оптимальная степень замещения портландцемента метакаолином МКЖЛ в составах растворных смесей, равная 10 %, которая обеспечивает повышение прочности растворов.

2. Исследовано влияние серии пластифицирующих добавок различного химического состава на свойства растворных смесей и растворов. Показано, что наиболее эффективными в составах, содержащих добавку метакаолина, являются гиперпластификаторы на поликарбоксилатной основе, которые обеспечивают снижение водопотребности растворных смесей и повышение прочности растворов, содержащих метакаолин, во все сроки твердения.

3. Введение метакаолина в состав сухой строительной смеси для быстротвердеющего самовыравнивающегося напольного покрытия приводит к увеличению прочности и снижению усадочных деформаций при твердении.

4. Введение метакаолина в состав сухих ремонтных строительных смесей обеспечивает повышение водоудерживающей способности гидроизоляционных составов без дополнительного введения специальных водоудерживающих добавок.

5. Введение метакаолина обеспечивает повышение водонепроницаемости гидроизоляционных ремонтных составов за счет уплотнения структуры растворов.

Литература

1. Siddique R., Khan M.I. Supplementary cementing materials. Springer, 2011. 287 p.

2. Siddique R., Klaus J. Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete // Applied Clay Sci. 2009. Vol. 43, N 3-4. P. 392-400.

3. Брыков А.С. Метакаолин // Цемент и его применение. 2012. No 4. С. 36-40.

4. Newman J., Choo B. Advanced concrete technology 1: Constituent materials. Butterworth-Heine — mann, 2003. 280 p.

5. Curcio F., De Angelis B.A., Pagliolico S. Metakaolin as a pozzolanic microfiller for high-performance mortars // Cement and Concrete Res. 1998. Vol. 28, N.

6. P. 803-809. 6. Badogiannis E., Kakali G., Dimopoulou G. et al. Metakaolin as a main cement constituent. Exploitation of poor Greek kaolins // Cement and Concrete Composites. 2005. Vol. 27. P. 197-203.

7. Janotka I., Puertas |F., Palacios M. et al. Metakaolin sand-blended-cement pastes: rheology, hydration process and mechanical properties // Construction and Buildings Materials. 2010. Vol. 24. P. 791-802.

8. Lagier F., Kurtis K.E. Influence of Portland cement composition on early age reactions with metakaolin // Cement and Concrete Res. 2007. Vol. 37. P. 1411-1417.

9. Mendes A., Gates W.P., Sanjayan J.G., Collins F. NMR, XRD, IR and synchrotron NEXAFS spectro — scopic studies of OPC and OPC/slag cement paste hydrates // Materials and Structures. 2011. Vol. 44, N 10. P. 1773-1791.

10. Ramachandran V.S. Handbook of analytical techniques in concrete science and technology. Norwich, NY : William Andrew Publishing, 2001. 990 p.

11. Хант Ч.М. Инфракрасные спектры поглощения некоторых соединений системы CaO-SiO₂-Al₂O₃ // Четвертый международный конгресс по химии цемента: сборник докл. М.: Изд-во литературы по строительству, 1964. С. 240-247.