Разновидности портландцемента
Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) является алито-алю — минатным цементом с повышенным содержанием C3S и С3А (в сумме 60…65%) и более тонким по сравнению с ПЦ помолом клинкера (УуД = 3 500…4 500 см2/г).
Скорость твердения БТЦ возрастает со скоростью охлаждения клинкера. При быстром охлаждении от температуры 1 250… 1 300 °С отдельные фазы клинкера остаются в аморфной форме, сохраняя высокую активность. При помоле БТЦ добавляют активные минеральные добавки (не более 20 % от массы цемента), которые обеспечивают равномерный рост прочности (без сбросов). В отличие от ПЦ прочность БТЦ нормируется в возрасте 3 и 28 сут. В возрасте 3 сут БТЦ должен иметь не менее половины (обычно 60… 70 %) марочной (28-суточной) прочности. Стандарт предусматривает две марки БТЦ: 400 и 500. БТЦ предназначен для изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий на заводах и полигонах, а также для скоростного строительства.
Сульфатостойкий портландцемент изготавливают из клинкера нормированного состава, содержащего: C3S — не более 50 %; С3А — не более 5 %; (С3А + C4AF) — не более 22 %. Минеральные добавки не допускаются, так как они снижают морозостойкость бетона. Для этого цемента характерны пониженное тепловыделение и замедленное твердение в начальные сроки. Сульфатостойкий портландцемент выпускается одной марки — 400. Он предназначен для изготовления бетона наружных зон сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии воды и одновременно подверженных систематическому попеременному увлажнению и высыханию или замораживанию и оттаиванию.
Пластифицированный портландцемент получают введением при помоле клинкера пластифицирующей поверхностно-активной добавки в количестве 0,15…0,30% от массы цемента. В качестве таких добавок часто применяют технические лигносульфонаты. Добавка облегчает помол клинкера и придает растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект позволяет либо сократить расход цемента (при водоцементном отношении В/Ц = const), либо повысить прочность, морозостойкость и водонепроницаемость бетона, уменьшив В/Ц.
Гидрофобный портландцемент получают при добавлении к цементу в процессе помола клинкера и гипса гидрофобизующих добавок (асидола, мылонафта, олеиновой кислоты, кубовых остатков синтетических жирных кислот и др.) в количестве 0,06…0,30% от массы цемента.
Гидрофобизующие добавки образуют на зернах цемента тончайшие адсорбционные слои, обладающие водоотталкивающими свойствами и понижающие способность цемента смачиваться водой. Поэтому гидрофобные цементы не снижают своей активности в течение одного-двух лет хранения на воздухе, в то время как обычные цементы уже через 1…3 мес теряют до 30% и более начальной прочности.
В начале процесса твердения вода проникает к зерну цемента путем диффузии через адсорбционные пленки, при этом несколько замедляется рост прочности. По мере гидратации и увеличения в объеме новообразований гидрофобные слои разрываются и твердение протекает нормально. Благодаря воздухововлекающей способности этих добавок пористость бетона увеличивается на 3… 5 % по объему, что несколько понижает прочность, но из-за снижения доли открытых пор уменьшается во — допоглощение, повышается водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Гидрофобизующие добавки облегчают процесс помола, предотвращают слипание частиц цемента и налипание их на мелющие тела.
Белый портландцемент бывает двух видов: с активными минеральными добавками (до 20 %) и без добавок. Этот цемент получают из сырья с малым содержанием красящих оксидов (FeO, МпО и др.). Используют чистый известняк или мел и белую глину — каолин. Клинкер белого цемента состоит из алита, белита и алюминатов кальция при почти полном отсутствии алюмоферритной фазы. Чтобы исключить загрязнение цемента железом и его оксидами при помоле, мельницы футеруют фарфоровыми или кремневыми плитами. Применяют мелющие тела из фарфора или высокоглиноземистого материала — уралита. Обжиг клинкера производят на беззольном топливе — мазуте или газе. Клинкер подвергают так называемому отбеливанию — резкому охлаждению от 1 250… 1 350 до 500…600°С, в результате которого белит теряет способность растворять оксидами железа. Марки белого портландцемента: 400 и 500. По белизне белый портландцемент подразделяется на три сорта.
Цветные портландцементы получают двумя способами:
1) совместным помолом белого клинкера с минеральными красителями (охрой, железным суриком, марганцевой рудой, ультрамарином и др.);
2) путем введения в безжелезистую сырьевую смесь красящих пигментов (оксидов хрома, марганца, кобальта, никеля и др.). Окрашенные клинкеры дают редкие и насыщенные цвета, недоступные при первом способе. Марки цветного портландцемента: 300, 400 и 500.