Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Сульфатно-шлаковый цемент — гидравлическое вяжущее вещество, изготовляемое совместным помолом гранулированного доменного шлака и гипса или ангидрита с небольшими добавками щелочного возбудителя его твердения.

Толчком к производству сульфатно-шлакового цемента явилось предложение Кюля (1908 г.) об активизации вяжущих свойств доменных гранулированных шлаков с помощью гипса. В СССР большие исследования в. области сульфатной активизации шлаков проведены П. П. Будниковым с сотрудниками.

Обычно сульфатно-шлаковый цемент содержит 80— 85 % шлака, 10—15 % ангидрита или двуводного гипса, до 5 % портландцементного клинкера или 2 % извести.

Для изготовления сульфатно-шлакового цемента целесообразнее всего применять основные доменные шлаки с повышенным содержанием глинозема  (в  пределах 10—20%) и пониженным — закиси марганца (не более 3%), а также кислые шлаки с модулем основности не менее 0,8 и модулем активности не ниже 0,45 при содержании закиси марганца и глинозема соответственно не более 3,5 и 20 %

Активным сульфатным возбудителем шлака является ангидрит, полученный обжигом; менее активен гипс, поэтому гипсовый камень перед применением желательно обжигать при температуре 600—700 °С. Применение ангидрита повышает стабильность свойств сульфатно-шлакового цемента при более тонком измельчении и способствует длительной его сохранности.

Технология сульфатно-шлакового цемента включает: складирование сырьевых материалов — гранулированного шлака, гипса или ангидрита и клинкера или извести; подготовку сырья — дробление и сушку доменного шлака, дробление ангидрита или гипса, а иногда клинкера или извести; дозирование подготовленных сырьевых материалов; совместный помол всех компонентов сульфатно-шлакового цемента; складирование и отгрузку цемента.

Сульфатно-шлаковый цемент целесообразно измельчать до остатка 1—3 % на сите № 008, что способствует резкому увеличению его активности.

Как известно, введение в состав сульфатно-шлакового цемента избыточного количества извести и портландцемента вызывает неравномерные деформации при длительном твердении такого вяжущего. Это явление следует объяснить тем, что при повышенной концентрации Са(ОН)2 в водной среде твердеющего цемента (до 0,7— 0,8 г/л СаО и более) создаются предпосылки к переходу 3CaO-Al203-CaS04- 12H20 в эттрингит. Переход сопровождается значительным увеличением объема новообразований и разрушением цементного камня.

В последующем эттрингит может частично разлагаться, а твердение и рост прочности обусловливаются преимущественно образованием гидросиликатов и гидроалю-моснликатов кальция.

Истинная плотность этого вяжущего колеблется от 2,9 до 3,1 г/см3. ПЛОТНОСТЬ цемента в рыхлоиасышюм состоянии 900—1000, а в уплотненном 1500—1650 кг/м3.

Водопотребность сульфатно-шлакового цемента такая же, как и водопотребность шлакового портландцемента, и зависит, главным образом, от тонкости его измельчении. Однако в отличие от портландцемента и шлакового портландцемента сульфатно-шлаковый цемент связывает при гидратации значительно больше воды. Поэтому если при использовании портландцементов увеличение ВЩ сверх 0,3—0,4 приводит обычно к почти линейно выраженному падению прочности, то при сульфатно-шлаковом цементе максимальная прочность достигается лишь при J3/Z/ = 0,5...0,6. Это свойство сульфатно-шлакового цемента позволяет изготовлять иа нем пластичный бетон без ущерба для его прочности. На сульфатно-шлаковом цементе не рекомендуют изготовлять бетонные смеси с В/Ц менее 0,5.

Сроки схватывания этого цемента находятся в пределах, установленных для других цементов: начало — не ранее 30 мин, конец — не позднее 10 ч.

Прочность на сжатие сульфатно-шлакового цемента, определяемая испытанием образцов из раствора жесткой консистенции состава 1 :3 (по массе), в возрасте 28 сут достигает 30—40 МПа. Сульфатно-шлаковый цемент наиболее интенсивно твердеет при 20—30°С. При низких положительных температурах окружающей среды (ниже 10 °С) рост прочности значительно замедляется, а иногда и прекращается. При температуре более 40 °С так же, как и при пропаривании при 60 °С и более или запаривании под давлением, сульфатно-шлаковый цемент приобретает невысокую прочность.

Сульфатно-шлаковый цемент отличается от портландцемента и шлакового портландцемента повышенной стойкостью против воздействия мягких и сульфатных вод. Имеются сведения о повышенной стойкости бетонов на этом цементе против действия молочной кислоты, льняного масла, водных растворов сульфатов магния и алюминия (при их концентрации до 2 %), а также сульфата аммония (до 0,5 %).

В бетонах на сульфатно-шлаковых цементах, не подвергающихся увлажнению, коррозия арматуры не развивается. При повышенной влажности арматура  ржавеет.

Наибольший эффект дает применение сульфатно-шлакового цемента при возведении массивных бетонных и железобетонных подземных и подводных сооружений, особенно подверженных действию агрессивных (морской, сульфатных и др.) вод и выщелачиванию. При использовании его в наземных конструкциях, как указывалось, необходимо увлажнять бетоны и растворы на сульфатно-шлаковом цементе в течение 2—3 недель для предотвращения образования хрупкого и рассыпающегося поверхностного слоя.