Главная → Статьи

Шлаковые цементы

Шлакопортланцемент представляет собой гидравлическое вяжущее, состоящее из товкоизмельченной смеси портландцемент-ного клинкера, гранулированного доменного шлака и гипса. Впервые производство такого цемента было организовано в Германии в 1892 г., хотя гидравлические свойства гранулированного шлака были известны задолго до этого. В настоящее время шлако-порт-ландцемент производится во многих странах, в том числе в США, Англии, Германии, Франции, Италии, Бельгии и Мексике, и повсеместно применяется в строительстве наравне с портландцементом. В некоторых случаях ему даже отдается известное предпочтение перед другими видами цемента, например, в морском гидротехническом строительстве, в массивных бетонных сооружениях. В Германии выпуск шлако-портландцемента достигает 40% от общего производства цемента.

Гранулированный доменный шлак

Гранулированный шлак — это неметаллический продукт, состоящий в основном из силикатов и алюмосиликатов кальция, который получается вместе с железом в доменной печи в виде расплава и затем быстро охлаждается водой, паром или воздухом. Поскольку шлак для производства цемента должен обладать высокой гидравлической активностью, необходимо при выборе шлака руководствоваться определенными требованиями в отношении физических свойств и химического состава.

Доменный шлак приобретает высокую гидравлическую активность при очень быстром охлаждении или грануляции водой. Медленно охлажденный шлак (воздушного охлаждения) успевает в значительной степени закристаллизоваться и не обладает гидравлическими свойствами. Шлак, гранулированный малым количеством воды (так называемый шлак сухой грануляции), имеет незначительную активность и, как правило, не годится для производства шлако-портландцемента.

Химический состав шлака также влияет на его гидравлические свойства.

Вообще говоря, можно подобрать шлак, пригодный для производства шлако-портландцемента, исходя из данной формулы и указанных выше физических свойств. Однако более надежным способом являются практические лабораторные испытания. Для этого изготовляют образцы цемента из клинкера и исследуемых шлаков и подвергают их стандартным испытаниям. Прочность образцов характеризует наилучшим образом гидравлическую активность шлаков.

Сам по себе гранулированный шлак весьма мало активен при затворении водой. Чтобы возбудить его активность, надо смешать его с активизатором. Одним из лучших возбудителей активности шлака является гидрат окиси кальция. В шлако-порт-ландцементе она появляется в результате гидратации минералов клинкера. Поэтому состав портландцемента в известной степени определяет и гидравлическую активность, развиваемую шлаком в цементе.

Как правило, шлако-портландцементы содержат мало MgO; общее содержание MgO в них не превышает допустимого предела, установленного для портландцемента (в большинстве стран — 5%).

Количество MgO в портландцементе контролируется автоклавным испытанием. Содержание MgO свыше 3% может вызвать избыточное расширение. В отношении шлако-портландце-мента вносились предложения увеличить допустимый предел содержания MgO до 10%, что позволило бы использовать в цементном производстве шлаки с 12—15% MgO.

Сторонники этого предложения исходят из того, что MgO присутствует в гранулированном шлаке не в форме периклаза и потому не может вызвать расширение. Действительно, имеются указания на то, что высокомагнезиальный гранулированный шлак фактически уменьшает расширение клинкерного компонента шлако-портландцемента.

Однако данных о поведении сооружений, построенных из высокомагнезиального шлако-портландцемента, имеется еще мало.

Шлако-портландцемент

Шлако-портландцемент по своим основным свойствам близок к портландцементу. Однако он несколько отличается своим поведением при гидратации. Как уже указывалось, гидрат окиси кальция, выделяющийся в процессе гидратации клинкерных минералов, активизирует шлак и придает ему вяжущие свойства. Эта же реакция повышает стойкость шлако-портландцемента в определенных условиях службы. Шлак реагирует с гидратом окиси кальция (пожалуй, наиболее неустойчивым и растворимым компонентом твердеющего портландцемента) и образует новые соединения, отличающиеся меньшей растворимостью и большей стабильностью. Этот тип реакций носит название «гидравлической» или «пуццолановой» активности, так что шлако-портландцемент можно отнести к группе пуццолановых цементов. Ниже приводятся сравнительные данные об основных физических свойствах портландцемента и шлако-портландцемента.

Прочность. В США шлако-портландцемент измалывается достаточно тонко, чтобы обеспечить получение такой же прочности, какую имеет портландцемент. Поэтому прочность бетонов из шлако-портландцемента и портландцемента в ранние сроки твердения примерно одинакова. В более поздние сроки прочность шлако-портландцементного бетона выше. В табл. 25 приведены данные о прочности бетонов из портландцемента и шлако-портландцемента с расходом вяжущего 340 кг/м3. В качестве заполнителей применены песок и гравий.

Солестойкость. Твердеющий шлако-портландцемент содержит значительно меньше гидрата окиси кальция, чем портландцемент, и продукты его гидратации более устойчивы. Поэтому он обладает более высокой стойкостью против действия различных агрессивных растворов. Это свойство шлако-портландцемента известно уже давно, и в Европе его широко применяют для строительства морских гидротехнических сооружений.

Низкая водопроницаемость. Ill л а ко-портл а:н дцем ент отличается меньшим удельным весом, чем портландцемент, и занимает в бетоне больший объем, что делает бетон менее проницаемым для различных растворов. Повышенная плотность шлако-портландцементного бетона улучшает его водонепроницаемость и стойкость против действия всех разрушающих факторов.

Теплота гидратации. Шлако-портландцемент характеризуется меньшей теплотой гидратации, чем обыкновенный портландцемент типа I. Это различие зависит от химико-минералогического состава компонентов шлако-портландцемента. В целом можно считать, что по величине теплоты гидратации он приближается к портландцементу с умеренным тепловыделением (типа II) и потому может быть применен в массивном бетоце.

Изменение объема. По показателям изменения объема шлако-портландцемент не отличается от портландцемента. Он “имеет такие же величины расширения в воде и усадки при высыхании на воздухе, как и портландцемент.

Удобообрабатываемость. Меньший удельный вес шлако-портландцемента и более высокая тонкость помола по сравнению с портландцементом придают бетону ценные свойства сцепляемо-сти и пластичности. Благодаря этому шлако-портландцементный бетон приобретает лучшую водонепроницаемость.

Огнеупорные свойства. Шлако-портландцемент не предназначается для огнеупорных изделий, но обладает большей устойчивостью при сравнительно высоких температурах, чем обыкновенный портландцемент. Это объясняется меньшим содержанием гидрата окиси кальция в твердеющем цементном тесте.

Сульфатно-шлаковый цемент

Одним из видов шлаковых вяжущих является сульфатно-шлаковый цемент, состоящий из гранулированного доменного шлака, ангидрита в качестве активизатора и небольшого количества портландцемента. Состав такого цемента‘может быть следующий: 75—90% шлака, 5—15% ангидрита и 1—7% портландцемента и (или) извести. Количество шлака зависит от степени его гидравлической активности. Отличие сульфатно-шлакового цемента от шлако-портландцемента по существу состоит в меньшем количестве портландцемента или извести и в добавке ангидрита.

Ваш отзыв