Виды, состав и применение сульфатостойких цементов

В прочности и долговечности железобетонных конструкций мало кто сомневается, но все же стоит отметить, что под воздействием внешних факторов среды материал имеет свойство довольно быстро разрушаться. Основными причинами разрушения бетона являются ветер, грунтовые воды, солнечные лучи, частые дожди и морозы. Именно поэтому применение новых технологий в производстве строительных смесей так важно.

На помощь в борьбе с разрушением бетонных конструкций приходит специализированный сульфатостойкий бетон.

Сульфатостойкий цемент производится на основе крошки портландцементного клинкера тонкого помола в смеси с гипсом, частный случай обычного портландцемента с особенностью в виде повышенной устойчивости к воздействию сульфатов.

Особые требования выдвигаются к качеству клинкера, используемого в изготовлении сульфатостойкого цемента. Так, его химический состав строго нормируется:

• концентрация трехкальциевого силиката не более 50%;
• концентрация алюмината – не более 5%;
• глиноземный модуль – должен быть более 0,7%;
• совместное содержание C3A+C4AF – менее 22%.

Использование сульфатостойких цементов обосновано для строительства сооружений, подверженных агрессивным воздействиям окружающей среды.

А именно:

• сильные морозы и перепады температур;
• частые атмосферные осадки и перепады влажности, затопления, приливы и отливы, паводок, грунтовые воды;
• движение грунта, его просаживание или, наоборот, вспучивание;
• воздействие агрессивных химических жидкостей, например, грунтовые воды с нестабильным составом;
• сейсмическая активность.

Поэтому чаще всего сфера применения сульфатостойких цементов – это:

• цинк-сульфатные мостовые сваи;
• гидротехнические сооружения, работающие с морской или океанической водой;
• подводные и подземные массивы;
• морские и речные молы;
• железобетонные сооружения;
• конструкции с повышенной напряженностью.

Рассмотрим основные виды сульфатостойкого цемента в зависимости от состава:

• Портландцемент без добавок. Введение минеральных и инертных добавок в этот вид цемента недопустимо. Является универсальным материалом, стоек к перепадам температуры и влажности.
• Шлакопортландцемент. Основной добавкой является гранулированный доменный шлак, он перемалывается вместе с клинкером и составляет 40—60% от общего объема смеси. Шлак, используемый в качестве добавки, должен соответствовать норме на присутствие в нем оксида алюминия – не более 10-12%. Слабое место шлакопортландцемента – неустойчивость к замораживанию.
• Портландцемент с добавлением минеральных добавок. В качестве минеральных добавок может быть использован шлак в количестве 15-20% от общего объема, пуццолан, комбинация пуццолана или микрокремнезема со шлаком. Минеральные добавки обычно составляют 5-10%. Этот вид сульфатостойкого цемента обладает отличной стойкостью к замораживанию и перепадам влажности.
• Пуццолановый портландцемент. Содержит в своем составе смесь из доменного шлака и пуццоланов. Пуццоланами называются активные минеральные добавки вулканического происхождения, такие как, например, пепел или пемза. В отличие от портландцемента более стоек к сульфатной коррозии, но при этом хуже переносит резкие перепады температур и перепады влажности.

Приобретая сульфатостойкий цемент, стоит уделить внимание маркировке на упаковке. Она означает максимальную прочность при сжатии. Основные распространенные марки – М300, М400, М500. Соответственно, прочность этих цементов будет составлять от 300 до 500 кг/см² (или от 30 до 50 МПа).

Своей максимальной прочности на сжатие цемент достигает на 28 сутки после заливки.

• Сульфатостойкий шлакопортландцемент бывает всех доступных маркировок – М300, М400 и М500.
• Портландцемент с добавлением минеральных добавок маркируется – М400 и М500.
• Портландцемент без добавок имеет маркировку – М400.
• Пуццолановый маркируется – М300 и М400.

Сульфатостойкие цементы являются быстросохнущими.

• Сроки схватывания – от 45 мин до 10 часов.
• Водопотребность 22-28%. Это важная характеристика, которая используется для правильного разведения исходной смеси с водой, чтобы получить раствор нужной консистенции.
• Тонкость помола. Для цементов с содержанием минеральных добавок осадочного происхождения остаток на сите с ячейками 80 мкм – не более 15%

Агрессивные условия окружающей среды не повод забыть об эстетическом виде сооружения. Особое распространение имеют белые портландцементы, механизм изготовления которых очень схож с обычным цементом, за исключением использования белого клинкера.

Важным моментом в производстве белого клинкера является применение карбонатных пород и глины с очень низкой концентрацией оксидов железа и марганца. Для усиления белизны клинкера его выбеливают с помощью химического восстановления карбида железа 3 до оксида железа Fe3O4.

В белом портландцементе особо ценится его показатели белизны, так, выделяют 3 степени белизны цемента, которые между собой отличаются степенью отражения света.

На этой основе производится и цветной портландцемент. Его несложно сделать из белого клинкера в смеси с красящими веществами. Чаще всего для окраски используется железная гематитовая руда (для получения красного и коричневого оттенков), фталоцианиновые пигменты (для получения зеленого и голубого), железоокисный пигмент (желтый) и сажа для получения серых и черных оттенков.

Стоит отметить, что сульфатостойкие цементы являются важной частью в постройке конструкций, подвергающихся суровым испытаниям климатическими условиями, такими как переменчивая влажность и скачки температур.

Необходимо с должной ответственностью относиться к выбору материалов, ведь для разных условий сульфатостойкие цементы подбираются индивидуально.

О том, как выбрать цемент, смотрите в следующем видео.