Специальные виды портландцемента

В отдельных случаях к вяжущему веществу предъявляются специфические требования, которым обычный портландцемент отвечает не в полной мере (например, ускоренный набор прочности в начале твердения или стойкость в агрессивной сульфатной среде). Поэтому промышленность выпускает на основе ПЦ клинкера специальные виды портландцемента.

Для придания портландцементу требуемых свойств изменяют минеральный состав клинкера, вводят в цемент при помоле органические и минеральные добавки, регулируют тонкость его помола.

В соответствии с действующими стандартами в портландцемент и все его разновидности по согласованию с потребителем разрешается добавлять в небольшом количестве поверхностно-активные вещества. Добавки вносятся при помоле цемента в дозировке 0,1... 0,3 % его массы. При этом цементы с добавками поверхностно-активных веществ в особую группу не выделяются.

Поверхностно-активные вещества в зависимости от влияния на свойства цемента можно разделить на гидрофильно-пластифицирующие, повышающие смачиваемость порошка водой, и гидрофобно-пластифицирующие, понижающие смачиваемость. В соответствии с этим цементы с гидрофилизующими добавками называют пластифицированными (в их маркировке указывается обозначение пластификации «ПЛ»), а с гидрофобизующими — гидрофобными («ГФ»).

Самой распространенной гидрофилизующей добавкой является лигносульфонат технический (ЛСТ), представляющий собой отход при сульфитной варке целлюлозы и состоящий в основном из лигносульфонатов кальция. Пластифицированный портландцемент отличается от обычного способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Эффект пластификации позволяет уменьшить водоцементное отношение и как результат повысить морозостойкость и водонепроницаемость растворов и бетонов или уменьшить расход цемента на 10... 15% без ухудшения их качества.

К гидрофобизующим добавкам относятся асидол, мылонафт, синтетические жирные кислоты, являющиеся побочными продуктами нефтепереработки. Эти вещества образуют на частицах цемента тончайшие мономолекулярные водоотталкивающие пленки, уменьшающие его гигроскопичность. Гидрофобный цемент при транспортировании и хранении даже во влажных условиях не комкуется и почти не теряет активности. При перемешивании цемента с водой и заполнителями гидрофобные пленки с частиц сдираются и не препятствуют нормальному твердению цемента. Оставаясь в смеси, гидрофобизующее вещество делает ее более подвижной, а образующийся при затвердевании камень — более морозостойким и водонепроницаемым.

Портландцементы с добавками поверхностно-активных веществ используют для изготовления растворов и бетонов повышенной стойкости для гидротехнического, дорожного и аэродромного строительства. Гидрофобный портландцемент можно использовать, когда нет необходимых условий для хранения обычного цемента.

Быстротвердеющий портландцемент характеризуется более быстрым набором прочности в первые 3...7 сут твердения. Выпускают такой цемент двух марок: 400 и 500 с нормированием прочности после 3 и 28 сут твердения в стандартных условиях. Для быстротвердеющего портландцемента марки 400 предел прочности при сжатии в возрасте 3 сут должен быть не менее 24,5 МПа и при изгибе — 3,9 МПа, а для цемента марки 500 — соответственно не менее 27,5 и 4,4 МПа. В маркировке портландцемента то, что он является быстротвердеющим, обозначается буквой «Б».

Ускоренный рост прочности обеспечивается повышением содержания в клинкере быстротвердеющих минералов: трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (в сумме 60...65%) — и более тонким помолом цемента до удельной поверхности 300... 400 м2/кг.

К особенностям свойств быстротвердеющего портландцемента относятся более высокая гигроскопичность, повышенное тепловыделение при твердении и пониженная стойкость к агрессивным воздействиям, в первую очередь, сульфатостойкость.

Быстротвердеющий портландцемент целесообразно применять при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях и при производстве бетонных работ в зимнее время года. Нельзя использовать быстротвердсющий цемент при бетонировании массивных конструкций и для бетонов, к которым предъявляются требования по коррозионной стойкости. Хранить этот цемент длительное время (более 1 ...2 мес) не рекомендуется.

Сульфатостойкий портландцемент (ССПЦ) отличается от обычного ПЦ более высокой стойкостью против сульфатной агрессии, а также большей морозостойкостью, пониженным тепловыделением и замедленным набором прочности. Для изготовления ССПЦ используется клинкер с ограниченным содержанием алюминатов. Для повышения стойкости цементного камня против коррозии выщелачивания содержание алита не должно превышать 50%. Сульфатостойкий портландцемент выпускают только марки 400.

Применяют ССПЦ в тех случаях, когда одновременно требуются высокая сульфатостойкость и морозостойкость или стойкость против попеременного увлажнения, в том числе слабоминерализованной водой, и высушивания.

Белый и цветной портландцементы — это вяжущие материалы для приготовления декоративных бетонов, растворов, отделочных смесей и цементных красок, применение которых позволяет при минимальных затратах повысить архитектурную выразительность зданий и сооружений. Серый или зеленовато-серый цвет обычного портландцемента вызван присутствием в сырьевых материалах оксидов железа, марганца, хрома.

Клинкер белого портландцемента (ПЦБ) изготавливают из белых каолиновых глин и чистых известняков с минимальным содержанием красящих оксидов. В результате клинкер практически не содержит четырехкальциевого алюмоферрита. Обжигают сырье только на газообразном беззольном топливе. Клинкер подвергают отбеливанию в восстановительной среде и быстрому охлаждению. При этом железо переходит в закисную форму, не дающую окраски. При помоле цемент предохраняют от попадания в него частиц железа.

В ПЦБ кроме клинкера и гипсового камня белых сортов допускается вводить минеральные добавки нормированной белизны в количестве до 20% массы цемента, в том числе активные минеральные осадочного происхождения до 10% и добавки-наполнители до 10%.

Декоративность ПЦБ характеризуется белизной, оцениваемой коэффициентом отражения света поверхностью образца в% абсолютной шкалы. По степени белизны белый портландцемент делят на три сорта. Для цемента 1-го сорта коэффициент отражения должен быть не менее 80 %, 2-го сорта — не менее 75 % и 3-го сорта — не менее 70%. По пределу прочности при сжатии в возрасте 28 сут выпускают марки ПЦБ 400 и 500.

Цветной портландцемент получают совместным помолом белого клинкера, минерального или органического пигмента, гипса и активной минеральной добавки. Содержание компонентов в % массы цемента должно быть: клинкера — не менее 80; минерального искусственного или природного пигмента — не более 15; органического пигмента — не более 0,5; активной минеральной добавки — не более 6.

В цветных цементах применяют щелоче- и светостойкие пигменты, которые не должны оказывать вредного воздействия на эксплуатационные свойства вяжущего. Стандартом предусмотрен выпуск цемента следующих цветов: красного, желтого, зеленого, голубого, розового, коричневого и черного. Цвет цемента должен соответствовать утвержденному эталону.

Цветной портландцемент выпускают марок 300, 400 и 500. Вяжущее должно быть однородным по цвету и сохранять цвет при тепловлажностной обработке и воздействии ультрафиолетовых лучей.

Белый и цветной цементы схватываются и твердеют медленнее обычного ПЦ. Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч с момента затворения. К недостаткам декоративных цементов относятся повышенная усадка при твердении и пониженные морозостойкость и коррозионная стойкость.