Сульфатостойкий цемент

Отличия от простого цемента

Портландцементом считается разновидность цемента, который чаще всего используется при заливке бетона. Последний, в свою очередь, используется в монолитном и железобетонном строительстве, при возведении объектов, к которым предъявляются повышенные прочностные характеристики.

Благодаря наличию клинкерных гранул и прочих добавок, портландцемент обладает большим запасом прочности, имеет более высокие показатели морозостойкости, устойчивости к воздействию агрессивных сред. Это делает портландцемент востребованным материалом при строительстве объектов нефтяной и газовой отраслей.

Вопрос о различиях между цементом и портландцементом несколько некорректен, поскольку последний является разновидностью цемента. Иначе говоря, цемент – это общее название, портландцемент является его разновидностью с определенным набором прочности.

Различия логичнее проводить, опираясь на марочную прочность цементов. Так, например, портландцемент М 400 уступает в своей прочности цементу М 600. Сам по себе портландцемент мало отличим от цемента (по способу монтажа, технологии схватывания, особенностям использования), разница тех или иных отличительных характеристик обусловлена присутствием добавок.

Разновидности

Сульфатостойкая цементно-песчаная смесь подразделяется на следующие виды:

• сульфатостойкий цемент с добавками;
• пуццолановое гидравлическое вяжущее вещество;
• шлакопортландцемент;
• сульфатостойкий портландцемент.

Портландцемент увеличивает сопротивляемость бетонных смесей к замораживанию и оттаиванию, если в них входят сульфаты, уменьшает воздействие агрессивных факторов в бетонном растворе, где содержится количество сульфатов, превышающих норму. Для улучшения качества портландцемента в цементно-песчаное месиво добавляют минеральные добавки и выбирают подходящий метод приготовления цемента для определенных условий строительства зданий и сооружений.

Напрягающий цемент

Это разновидность расширяющегося цемента с высокой скоростью схватывания и твердения, он получается путём совместного помола портландцементного клинкера (65%), глинозёмистого шлака (15%), извести (5%) и гипсового камня. Если раствор изготовлен в пропорции 1:1, то уже через 24 часа он приобретает прочность до 30 Мн/м2. Полностью затвердевший раствор из этого вида цемента характеризуется высоким уровнем водонепроницаемости. Напрягающий цемент во время затвердевания создает повышенное давление (30-40 кгс/см2), что позволяет использовать его для создания предварительного напряжения в железобетонных сооружениях, для организации натяжения в арматуре по одному или нескольким направлениям. Напрягающий цемент применяют для производства железобетонных напорных труб, некоторых специфических железобетонных изделий и конструкций с тонкими стенами и в строительстве больших емкостей для жидкостей.

Как сделать?

Получение сульфатостойкого цемента возможно двумя методами:

• изготавливают цементный раствор со специальными добавками из минеральных веществ;
• применение особой цинк-сульфатной цементно-песчаной смеси, изготовленной промышленным способом, которая отличается долговечностью и гарантирует защиту сооружения во время всего периода эксплуатации.

В том случае, если минеральные добавки в несколько раз превышают стандартную норму, прочность раствора значительно снижается, соответственно увеличивается и хрупкость строений, из-за чего происходит их разрушение. Раствор сульфатостойкого цемента обязательно должен соответствовать основным нормам государственных стандартов.

Ведь долговечность портландцемента в несколько раз выше аналогичного показателя обычных материалов. Следует отметить, что его главные отличительные свойства полностью оправдывают высокую стоимость.

Сульфатостойкий цемент надежно защищает здания и постройки от влияния влаги и морозов, повышает износостойкость конструкций. Он также может значительно улучшить качество простого бетонного раствора, в результате чего такой строительный материал прослужит дольше обычного заявленного срока.

О том, как правильнозамешивать цементный раствор, смотрите в видео ниже.

Маркировка сульфатостойкого цемента

Обозначение вида цемента наносят на боковую поверхность каждого мешка. Если материал расфасован в мягкие контейнеры, то используют несмываемую краску или вкладывают заполненную этикетку в специальный карман.

Цемент, упакованный в небольшие прозрачные пакеты, маркируют обычным способом или помещают этикетку между слоями полиэтилена. Если пакетов много и они уложены в общую тару, то надписи наносят и на нее, дополнительно указывая количество упаковок.

Маркировка цемента состоит из его наименования, типа, вида добавки, класса и подкласса прочности. Для материала с повышенной устойчивостью к воздействию солей серной кислоты в конце ставят СС — сульфатостойкий. Завершают маркировку обозначением стандарта, по которому изготовлен цемент.

Пример: сульфатостойкий портландцемент ЦЕМ II/A-П 32,5Н СС ГОСТ 22266-2013. Расшифровка: материал на основе портландцемента, с добавлением до 20% пуццоланы, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий, сульфатостойкий, характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22266-2013.

Дополнительно могут быть отражены особые свойства материала, приобретенные за счет внесения специальных добавок или снижения содержания некоторых компонентов:

• ПЛ — пластифицированный;
• ГФ — гидрофобизированный;
• НЩ — низкощелочной.

Указанные свойства могут дополнять друг друга — например: низкощелочной пластифицированный (НЩ ПЛ).

Твердение цемента состоит из тёх этапов:

1. Процесс растворения, когда все компоненты цемента, участвующие в реакции растворяются и переходят в раствор, обнажающие слои цементных зерен, которые и взаимодействуют с водой. Этот процесс длиться до полного насыщения этих зёрен водой.
2. Процесс схватывания (коллоидация), в течение которого твердые продукты уже не растворяются и образуют коллоидную систему, похожую на гель. Цементное тесто теряет свою подвижность, то есть схватывается.
3. Процесс кристаллизации, который характеризуется тем, что образовавшийся в процессе схватывания гель, превращается в менее растворимые и укрупненные кристаллы, дающие кристаллический сросток. Высокие механические свойства затвердевшего цемента обеспечиваются за счёт тесного переплетение таких кристаллов.

Как изготовить?

Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем

Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями

Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.

Гидрофобный портландцемент

Отличительной характеристикой гидрофобного портландцемента является повышенная водонепроницаемость. Он изготавливается путём совместного помола портландцементного клинкера, гипса и специальной гидрофобной добавки, которая придаёт цементу гидрофобные свойства. В состав гидрофобной добавки входят кубовые остатки синтетических жирных кислот, асидол мылонафт, олеиновая кислота, окисленный петролатум и другие. Добавку вводят в цемент в соотношении 0,1-0,3% от массы всего раствора. В процессе схватывания цемента они образуют на его поверхности частицы мономолекулярные гидрофобные плёнки, которые снижают гигроскопичность цемента. Благодаря этому цемент можно длительное время хранить во влажных условиях. Бетоны и растворы, изготовленные с использованием гидрофобной добавки, обладают повышенной водонепроницаемостью и имеют меньшее водопоглощение. Кроме того, они более устойчивы к низким температурам.

Благодаря добавке, портландцемент становится гидрофобным, при этом сохраняет все остальные преимущества обычного портландцемента, но только при условии, что в состав было введено оптимальное добавки. Если в состав цемента было введено слишком мало гидрофобной добавки, то он не будет обладать гидрофобностью, при этом остальные качества не пострадают. Если в состав цемента будет введено слишком много добавки, тогда раствор будет слишком пористый, так как в нём будет содержаться слишком много воздуха, из-за чего прочность значительно уменьшается.

Этот вид цемента используют в тех случаях, когда материал приходится перевозить на большие расстояния или длительное время хранить до использования.

Чаще всего его используют для штукатурки и облицовки зданий, так как он защищает поверхность штукатурки от выцветания. Его также используют для изготовления бетонов для аэродромного и дорожного строительства, а также для строительства гидротехнических сооружений.

Маркировка цемента происходит по двум характеристикам:

• Способность выдерживать определенную нагрузку. Этот параметр цемента обозначается буквами «М» или «ПЦ» и рядом стоящей цифрой, где цифра означает максимальную прочность цемента. Например, маркировка М500 означает, что этот цемент может выдержать нагрузку 500 килограмм на сантиметр. Чаще всего используются цементы марок с 350 до 500, но иногда применяются и цементы с маркировкой 700.
• Процентное соотношение различных добавок к общему объему цемента. Этот параметр отражает процентное содержание добавок и обозначается буквой «Д». К примеру, цемент с обозначением «Д20» содержит 20% добавок. Эта характеристика важна, так как количество добавок влияет на прочность и пластичность цемента.

Существуют и специальные обозначения, которые указывают на дополнительные специфические свойства.

Область применения

Сфера использования обуславливается преимуществами цемента.

Еще одна марка сульфатостойкого цемента.

Смеси применяются для строительства объектов, подвергающихся негативным факторам окружающей среды:

• морозы или резкое повышение температуры;
• регулярные атмосферные осадки, повышение влажности, приливные и подземные воды;
• вспучивание или усадка грунта;
• воздействие агрессивных веществ, содержащихся в сточных водах;
• землетрясения.

Сульфатостойкий бетон используют для строительства фундаментов, гидротехнических сооружений, мостовых свай, железобетонных обсадных конструкций колодцев, речных и морских молов.

Процесс создания

Под цементом имеется ввиду вяжущее вещество неорганического искусственного происхождения. Как правило, его использование связано с изготовлением двух стройматериалов – это бетон и раствор. Выделяют 3 этапа изготовления цементного материала.

1 этап – добывание и обрабатывание материалов, путем проведения следующих операций:

• добыча известняковых, глиняных и гипсовых материалов;
• измельчение известняка, его сушение;
• перемешивание полученной смеси с глиной в соотношении 1:3 (известняк : глина);
• приготовленное вещество имеет название «шлам».

2 этап охватывает процесс производства клинкера, а именно промежуточный продукт перед образованием цемента. Для этого нужны следующие действия:

• обжечь шлам (температура должна достигать 140 градусов);
• дождаться его преобразования в клинкер, который на вид напоминает керамзитные зерна;
• измельчить клинкер до состояния порошка.

3 этап – портландцемент, который образуется после следующих действий:

• порошок клинкера смешивается с гипсом, количество которого равно 5% от общей массы;
• в состав включаются минеральные вещества для создания определенного вида и марки цементного раствора.

История цемента

Слово «цемент» происходит от латинского caementum, что переводится как «дробленый, битый камень». Это вещество стало результатом поиска способов справиться с низкой водостойкостью гипсовых и известняковых пород. С этой целью в их состав вводились водостойкие минеральные вещества. В самом начале ими выступали остатки кирпичей из обожженной глины и вулканические породы. Древние римляне применяли отложения пепла знаменитого вулкана Везувия – пуццоланы.

Оптимальная технология производства цемента была выработана много лет спустя, когда потребность в большом количестве недорого и прочного вяжущего не стала наиболее острой. Наибольший вклад в исследования внесли:

1. Каменщик Джон Аспинд, который в 1824 г. получил патент на портландцемент.
2. Русский строитель Егор Челиев, написавший в 1825 г. книгу о цементе для подводных работ.

Название портландцемент происходит от английского острова Портленд, состоящего из известковых пород. В Англии камни с этого острова считались самым престижным строительным материалом. Аспинду удалось получить искусственный камень, который по прочности и цвету был очень похож на указанный материал.

Но он изготавливался без обжига исходного сырья. Большее соответствие технологии тому, что сегодня является портландцементом, отмечается именно в процессе производства Челиева.

Что такое буровой цемент?

В соответствии со своим «народным» и Гостовским названием тампонажные цементы используются для герметизации пространства между пробуренным стволом скважины и обсадными трубами от грунтовых вод или разделения нефтегазоносных горизонтов.

Иногда, тампонажный цемент используют в качестве классического портландцемента в строительстве объектов промышленного и гражданского назначения.

Пример маркировки:

ПЦТ II-СС-50. Портландцемент Тампонажный сульфатостойкий с минеральными добавками, для низких или нормальных температур:

• ПТЦ и – портландцемент тампонажный;
• II – с минеральными добавками;
• СС – сульфатостойкий;
• 50 – для низких и нормальных температур (от 15 до 50 градусов Цельсия).

Как изготовить?

Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем

Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями

Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.

Разновидности материала

В строительной отрасли используются различные виды цементных материалов, отличающиеся следующими параметрами:

• составом;
• концентрацией ингредиентов;
• наличием специальных добавок;
• назначением;
• свойствами.

На упаковке, помимо марки, указывается также процентный состав добавок

Различают следующие виды портландцемента:

• быстротвердеющий. Содержит добавки минерального происхождения, которые сокращают продолжительность набора прочности. Применяется для ускоренного выполнения строительных мероприятий и изготовления железобетонных конструкций;
• сульфатостойкий. Основное достоинство – устойчивость к воздействию сульфатов, достигается уменьшением в клинкере кальциевых алюминатов. Используется для конструкций, эксплуатирующихся во влажной или агрессивной среде;
• гидрофобный. Содержит поверхностно-активные компоненты, значительно снижающие гигроскопичность. Результат введения добавок – повышение подвижности, удобство укладки раствора. Материал сохраняет свойства при повышенной влажности;
• белый. Его легко отличить от других цементных составов. Имеет светло-серый цвет, не содержит титановых оксидов, солей железа и марганца. Используется для отделочных мероприятий;
• цветной. Содержит специальные пигменты органического и неорганического происхождения, добавляемые в клинкерный материал перед измельчением. Цветные составы, например, желтый цемент, используются при отделочных мероприятиях;
• пуццолановый. Устойчив к воздействию сульфатов, быстро твердеет при повышенной температуре. Автоклавная обработка значительно повышает прочностные характеристики. Предназначен для эксплуатации в почве, а также во влажной среде;
• тампонажный. Производится исключительно для герметизации скважин на газовых и нефтяных разработках. Обеспечивает надежную изоляцию от грунтовых вод, устойчив к давлению и температуре. Приобретает прочность на начальном этапе твердения.

Цемент является сухой смесью, которая используется именно для приготовления бетонного раствора

На основе извести, шлаков и глины производят следующие цементные составы:

• шлаковый. Медленно набирает прочность. Применяется в гидротехнической отрасли и портовом строительстве;
• шлаково-известковый. Отличается замедленным твердением. Применяется для штукатурных работ и кладки;
• глиноземистый. Относится к огнеупорным материалам. Отличается устойчивостью к коррозии, а также влагонепроницаемостью.

Состав

По технологии производства стойкий к сульфатам цемент не отличается от изготовления обычного. По сути, оба материала являются тонкодисперсным порошком с вяжущими способностями. Структура обеспечивается особым режимом сушки и тщательным помолом в бункерах специальных мельниц. Различие обеспечивается нужным составом смеси.

Основу минеральных добавок составляют доменные шлаки электротермофосфорного или гранулированного типа. Обычно их содержание колеблется в интервале 10-22%, а для стойкого к сульфатам шлакопортландцемента — 42-55%. Активные составляющие — добавки из горных пород осадочного типа. Они вводятся в количестве 6-12%.

Для обеспечения повышенной стойкости к агрессивным воздействиям особые требования выдвигаются к составу используемого клинкера. Содержание в нем трехкальциевого силиката не должно превышать 52%, трехкальциевого алюмината — не более 6%, а C3A+C4AF — не более 23%. В состав входят оксиды алюминия и магния, но не более 4-5%. Глиноземный модуль клинкера превышает 0,7. В глинистый компонент портландцемента рекомендуется вводить опоку и трепел.

Основу клинкера составляют алит или белит. В первом случае обеспечивается ускоренное затвердение и быстрый набор прочности. Белит характеризуется длительным схватыванием, но конечная прочность превышает алит.

Активные добавки применяются с большой осторожностью. Чрезмерное их содержание способно ухудшить технические характеристики цемента

По ГОСТу повышение стойкости к сульфатам достигается введением поверхностно-активных веществ. Так гидрофобные, пластифицированные материалы имеют добавки в виде мылонафта или спиртово-сульфитной барды.

Применение цветного портландцемента

Декоративные цементы являются не только эффектным, но и весьма эффективным отделочным материалом. Они долговечны, прочны и красивы. Учитывая тот факт, что современное строительство никак не может обойтись без использования сборного железобетона, декоративные портландцементы способны помочь в оформлении элементов фасада индустриальными методами еще на этапе формования. С каждым годом расширяется производство стеновых панелей, внешний фактурный слой которых выполнен  из цветных бетонов.

Цветные портландцементы (в соединении с заполнителем и каменной крошкой) фактически придают декоративность отделочному бетону.  Также с помощью цветных цементов можно создавать особые красители для отделки фасадов зданий. Как правило, такие красители на 90% состоят из цветного цемента, на 2% — из хлористого кальция, на 7% — из извести пушонки и на 1% — из стеарата кальция.

Цвет портландцементов может быть желтым, розовым, коричневым, красным, зеленым, голубым или черным. Особенно эффектно такие материалы смотрятся при архитектурно-декоративном оформлении различныхсоружений. К тому же из них можно создавать плиточные и мозаичные облицовки, террациевые покрытия полов, полы из гранитной или мраморной брекчии а также другие мозаичные изделия.

Хлористый кальций и гидрофобные добавки придают слою, который был окрашен, постоянную влажность, делая цвет более стабильным. Известь-пушонка играет роль пластификатора, одновременно нейтрализуясернистый и прочие кислые газы, загрязняющие атмосферу.
Рекомендуется применение цветных цементов и при изготовлении опознавательных полос на аэродромах, дорогах и пр

При этом очень важно, чтобы эти цементы обладали повышенной сопротивляемостью к истиранию

Сульфатостойкий цемент и его свойства

Производят сульфатостойкий портландцемент при помощи тонкого помола гипса или портландцементного клинкера, а выпускают с гранулированными минеральными добавками или без них. Без добавок идет маркировка М300, с добавками — М400, М500. При введении в состав мылонафта или сульфитно-спиртовой барды такой материал называется пластифицированный. Пуццолановый портландцемент используют в основном для постройки подводной части разных морских и океанических сооружений, потому что в нем тепловыделяющие минералы находятся в большем количестве, чем в обычном сульфатостойком цементе, который будет более эффективен в применении наземных частей конструкции.

В сульфатостойкий бетон добавляют такое минеральное вещество, как трехкальциевый алюминат, которого в составе должно быть не более 5%, чтобы в результате реакции с окружающей средой не возникла сульфатная коррозия. Одним из свойств данной строительной смеси является его не очень быстрое твердение, что приводит к медленному нарастанию прочности.

Портландцемент

В современном строительстве чаще всего используется именно этот вид цемента. Портландцемент изготавливается из мелко дроблённого портландцементного клинкера, гипса и специальных добавок. Для этого вида цемента клинкер получатся путём обжига до состояния спекания тонкодисперсного сырья. В состав этого сырья входит доменный шлак, мергель, известняк и глина. После того как сырьё проходит обжиг, в нём увеличивается процентное соотношение высокоосновных силикатов кальция до необходимой нормы. Некоторые производители цемента добавляют в клинкер двуводный гипс, что позволяет регулировать скорость схватывания портландцемента. Добавляют его ещё на этапе помола клинкера. Разные производители добавляют разное количество двуводного гипса, если массу цемента пересчитать на SO3, то количество добавки составляет от 15 до 35%. Портландцемент делится на три подвида: минеральный портландцемент, бездобавочный и шлакопортландцемент.

Как делают цемент: 3 главных способа

Производство цемента в современных условиях осуществляется одним из трех способов:

1. Мокрым. Ее главная особенность – замена извести мелом, а также процесс производства с добавлением воды. Сырьем для изготовления здесь становится шихта (смесь исходных материалов) с влажностью до 50%.
2. Сухим. Эта технология с минимальными энергозатратами и себестоимостью, поскольку здесь несколько технологических операций объединены в один процесс. Поступая в шаровую мельницу, все компоненты одновременно и размалываются, и сушатся.
3. Комбинированным. Этот способ производства объединяет особенности процессов сухой и мокрой технологии. Здесь по результатам обжига получается полусухой состав с влажностью 18%.

Сухой способ производства

Как делают цемент по сухой технологии:

1. Исходное сырье подвергают дроблению.
2. Просушивают его до определенного уровня влажности.
3. Высушенную смесь измельчают до состояния муки.
4. Ее обжигают внутри вращающейся печи, после чего охлаждают и отправляют на склад.

Мокрая технология производства

В отличие от сухого метода изготовления здесь после измельчения компонентов к ним дополнительно добавляют воду. В результате получается не мука, а сырьевой шлам, который и попадает в печь на обжиг, а затем – в холодильник на охлаждение. Уже охлажденные клинкер подвергают измельчению и дополнению добавками.

Комбинированная технология изготовления

Комбинированный способ производства цемента объединяет в себе этапы сухого и мокрого:

1. Сначала по мокрой технологии получают сырьевой шлам.
2. Шлам подвергают обезвоживанию и гранулированию.
3. Гранулы проходят обжиг в печи, которая применяется для сухой технологии.