Важно отметить, что шлаки могут быть как гранулированными, так и негранулированными; однако гранулированные шлаки применяются значительно чаще, что объясняется рядом экономических факторов, связанных с их использованием.
Что такое цемент со шлаком, его применение и пропорции для бетона
Шлакопортландцемент — это один из самых распространенных строительных материалов, который активно используется в различных областях, включая возведение как наземных, так и подземных сооружений. Он представляет собой гидравлическое вяжущее, получаемое путем измельчения цементного клинкера, который в своей композиции содержит от 20% до 80% шлака (оптимально 50%) и гипса (не более 5%). Важно понимать, что компоненты шлакопортландцемента играют ключевую роль в его характеристиках и применении.
Долгое время гранулированный шлак считался отходом, производимым в процессе металлургии, но со временем шлакобетоны нашли свое применение благодаря их высокой прочности и легкости. Эти переработанные материалы, являющиеся побочными продуктами металлургической промышленности, в сочетании с такими добавками, как глина и гипс, после смешивания с цементом существенно увеличивают прочность конструкций.
Доменный цемент используется повсеместно в строительстве железобетонных конструкций, где необходима высокая устойчивость к воздействию агрессивных химических веществ. Эти бетонные смеси идеально подходят для возведения монолитных конструкций. Например, традиционный портландцемент, применяемый в крупных конструкциях, выделяет значительное количество тепла, что может привести к деформации и появлению трещин в результате быстрого охлаждения. В отличие от него, шлакобетон решает эту проблему благодаря своим уникальным свойствам.
Наиболее распространенная форма шлакового цемента включает в себя комбинацию гидросиликата щелочи и кальция вместе с гидролюмосиликатом и мелким шлаком. Конструкции, изготовленные из этого материала, имеют минимальную пористость, что обеспечивает низкое водопоглощение и максимальную устойчивость к низким температурам. Известно, что уже через сутки после затвердевания материал достигает примерно 30% от своей расчетной прочности.
Кроме того, внедрение шлака в бетонную смесь обеспечивает отличные характеристики в условиях агрессивной окружающей среды, такой как морская вода, а также устойчивость ко всем видам хлоридов, кислот и сульфатов, что делает конструкции защищенными от разрушительных факторов.
- 1 Недостатки
- 2 Достоинства
- 3 Технология производства
- 3.1 Сферы применения портландцемента со шлаком
- 3.2 Выбор сырья и особенности хранения
- 6.1 Класс 300 по ГОСТ 10178-85
- 6.2 Класс 400
- 6.3 Класс 500
- 7.1 Состав смесей для приготовления шлакобетона
- 7.2 Как приготовить
Недостатки
Несмотря на множество своих положительных качеств, шлакопортландцемент имеет и недостатки, но их количество весьма ограничено по сравнению с традиционным портландцементом. Основной недостаток заключается в том, что если контейнер, в котором поставляется цемент, не представляет собой герметичную упаковку, он может утратить свои прочностные характеристики уже через полтора месяца с момента производства.
Достоинства
Изучая шлакопортландцемент, следует тщательно рассмотреть все его характеристики и свойства. Хотя у этого материала вариант преимуществ обширен, самым значительным является его относительная доступность по цене при сопоставимых прочностных характеристиках с традиционным портландцементом. Шлак, получаемый в процессе выплавки черных металлов, сохраняет свойства, аналогичные обычным цементам, но в то же время обогащает их рядом специфических преимуществ.
- Низкая стоимость при равных характеристиках и показателях прочности.
- Низкий удельный вес и непримечательная плотность не создают значительного давления на фундаменты и перекрытия.
- Отличные жаропрочные качества — предел нагрева достигает +800 градусов по Цельсию.
- Высокая коррозионная стойкость.
- Ускоренная скорость затвердевания.
- Увеличенная морозостойкость, особенно при применении технологии пропаривания в производстве железобетонных изделий.
- Сравнительно низкий уровень тепловыделения.
- Превосходная стойкость против воздействия как сульфатной, так и пресной воды, а также других агрессивных сред.
Производство гранулированного шлака
Шлак представляет собой побочный продукт металлургического процесса и включает в себя такие компоненты, как кварц и оксиды кальция и магния. Процедура грануляции — это стремительное охлаждение расплавленного шлака с использованием воды или пара, что предотвращает его кристаллизацию и сохраняет в нем химическую активность. Таким образом, он остается в стеклообразном, мелкозернистом состоянии. Химическая активность гранулированного шлака позволяет ему вступать в реакцию с гидроксидом кальция клинкера, что обеспечивает образование новых соединений, таких как гидроксид кальция и гидроалюминат кальция.
Основные компоненты, используемые в производстве цемента со шлаком, включают:
- Клинкер, содержащий оксид магния не более 6%. Избыточное содержание магния может ослабить прочность конечного продукта.
- Доменный или электротермометаморфический шлак, пропорция которого варьируется от 20% до 80%. Оптимальное количество шлаковых добавок зависит от требуемых характеристик вяжущего.
- Гипс, как природный, так и тот, что содержит фосфор, бор и фтор. Общее содержание гипса не должно превышать 5% от массы клинкера.
После этого сохранившиеся компоненты подвергаются сушке в специализированных камерах, по завершении которой содержание влаги становится менее 1%. Затем они измельчаются до состояния мелкого порошка.
Характеристики шлакопортландцемента
Зачем в цемент добавляют шлак?
Этот технологический процесс позволяет создать множество полезных свойств, среди которых:
- Увеличенная устойчивость материала к воздействию мягких и сульфатных вод. Это достигается за счет отсутствия активных компонентов и плотной молекулярной структуры, что делает ШПЦ приспособленным для использования в влажной среде.
- Сниженное тепловыделение — полезное качество при строительстве массивных конструкций, однако этот фактор может негативно сказаться на процессах бетонирования в холодные периоды.
- Умеренные требования к водопотреблению.
- Отличная водостойкость и морозостойкость.
- Повышенная жаростойкость, находящаяся в диапазоне от +600 до +800 °C.
- Цена ниже традиционного портландцемента на 15-20%, что обеспечивает значительную экономию для крупных строительных проектов.
- Возможность применения в строительстве как наземных, так и подземных конструкций.
Шлакопортландцемент отличается от обычного цемента меньшей плотностью, что приводит к снижению веса конечных конструкций или бетонных изделий, облегчающее нагрузку на строительные элементы.
К недостаткам шлакосодержащего материала можно отнести задержку в затвердевании в начальный период после литья. Особенно замедляется этот процесс при низких температурах. Однако процесс затвердевания портландшлакового цемента может быть значительно ускорен благодаря правильной тепловой и влажностной обработке, что делает это вяжущее популярным при производстве паровых изделий.
Также следует упомянуть, что гарантированный срок службы шлакопортландцемента короче, чем у его традиционного аналога. Он сохраняет свои эксплуатационные характеристики лишь в течение 45 дней с момента выхода с завода. Правильное хранение в соответствии с предписаниями имеет решающее значение для поддержания его параметров, так как неправильные условия могут усугубить ситуацию и значительно сократить срок эксплуатации.
Виды цемента с добавкой шлака
Цемент, произведенный на основе доменного шлака, делится на два основных типа, основываясь на их скорости затвердевания:
- Нормальнотвердеющий. В первые дни его прочностные характеристики уступают обычному портландцементу, однако после трех недель затвердевания преодолевает прочность традиционного портландцемента аналогичной марки.
- Быстротвердеющий. Этот тип вяжущего включает ускорители, которые могут быть вулканического и минерального происхождения, такие как пепел или пемза. Указанная марка уже может достичь своей прочности на 7-14 день после начала твердения.
Где применяют цемент со шлаком
Области, в которых используется этот тип цемента, аналогичны тем, что применяются для портландцемента:
- Производство тяжелых бетонов классов прочности В15-В30.
- Создание сухих строительных смесей.
- Изготовление конструктивных элементов, таких как плит перекрытия, бетонные панели, колонны, балки, ригели и другие несущие элементы зданий и сооружений, включая предварительно напряженные конструкции.
- Монолитное строение жилых и коммерческих объектов.
- Производство элементов ландшафтного дизайна, таких как тротуарная плитка, бордюрные камни и брусчатка.
- Все виды малоэтажного индивидуального строительства, включая заливку фундаментов, стен и перекрытий, а также стен погребов и других конструкций.
Пропорции шлакоцемента для бетона
Как уже было упомянуто ранее, шлакопортландцемент представляет собой более доступную альтернативу традиционному портландцементу, что его пропорции для изготовления тяжелого бетона различных классов соответствуют таковым портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400) или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500).
Конкретные пропорции индивидуальных ингредиентов обычно указываются на упаковке товара. Для получения самого распространенного тяжелого бетона марки М200, как правило, используют следующие пропорции компонентов: 1 часть шлакового цемента, 1,5 части песка, 3 части щебня и 0,8 части воды.
Особенности применения шлакоцемента
Композиция этого материала определяет его уникальные свойства при использовании, на которые следует обратить внимание:
- Увеличенное время схватывания и набор прочности марки.
- Короткий гарантированный срок хранения — до 45 суток.
- Необходимость в особом уходе за конструкциями в жаркую погоду, который подразумевает регулярное увлажнение и укрытие полиэтиленовой пленкой.
- Чувствительность к резким температурным изменениям.
- Ограниченное применение в условиях низкой температуры окружающей среды.
Тем не менее, учитывая положительное соотношение преимуществ и свойств этого типа вяжущего материала, можно утверждать, что в ситуациях, где необходимо минимизировать затраты на строительные материалы, шлакопортландцемент будет более целесообразным выбором по сравнению с обычным портландцементом для общестроительных работ.
