Смешанные цементы на основе шлаков: свойства и применение в строительстве.

Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, которое получают в результате совместного измельчения портландцементного клинкера и гранулированного доменного или электра терма фосфорного шлака с добавкой небольшого количества гипса. Количество шлака должна быть не менее 21% и не более 80%, гипса не более 3,5%. В быстротвердеющий шлакопортландцементе содержание шлака остается в пределах 30... 50%. На активность шлакопортландцемента существенно влияет толщина помола и схема помола. Желательно, чтобы клинкерная составляющая цемента тоньше, чем шлаковая.
Гипс в шлакопортландцементе является не только регулятором сроков схватывания, но и активизатором твердения шлака. Замедляя схватывания клинкера, он одновременно ускоряет схватывание шлака.

Доменные шлаки представляют собой продукт сплавления веществ, находящихся в пустой породе руды и топлива в основном в виде глины с флюсами (плавнями), которыми обычно являются известняк и доломит. По химическому составу доменные шлаки в основном состоят из CaO, SiO2, Аl2О3 и MgO, суммарное содержание которых достигает 90-95%. При высокой температуре в доменной печи SiO2, Аl2О3 глинистых минералов взаимодействуют с CaO. При этом образуются малоосновные силикаты и алюминаты кальция.

Cтруктура и состав соединений в шлаках зависят не только от его химического состава, но и от условий охлаждения. Медленно охлажденный шлаковый расплав успевает закристаллизоваться, и образующийся шлак представляет собой конгломерат различных устойчивых соединений в кристаллическом виде, сцементированных шлаковым стеклом.

При быстром охлаждении расплав не успевает закристаллизовываться и шлак образуется в стекловидном состоянии. В этом случае он имеет большую химическую активность. Поэтому для изготовления вяжущих веществ используют шлаки, которые получают быстрым охлаждением расплава водой. Такие шлаки имеют вид зерен (гранул) размером до 10 мм, отсюда их название — гранулированные.

Если основные шлаки измельчить и смешать с водой, то они схватываются и затвердевают, т. е. обладают самостоятельными вяжущими свойствами особенно в присутствии активизаторов (например, извести или гипса). Такие шлаки можно вводить в шлакопортландцемент до 50- 80%. Кислые шлаки не обладают самостоятельными вяжущими свойствами.

Во избежание значительного снижения морозо- стойкости и водонепронцаемости бетонов дозировка кислых шлаков должна быть умеренной - не более 40%.

Твердения шлакопортландцемента является сложным процессом, чем твердения портландцемента, поскольку в реакциях участвуют оба компонента. Сначала происходит гидратация клинкера. Раствор насыщается ионами Са 2 +, ОН ", О2", что создает условия для щелочной и сульфатной активизации шлакового стекла. Поскольку часть Са (ОН) 2 поглощается шлаком, концентрация, его снижается, что способствует переходу высокоосновных соединений, образующихся при гидратации клинкера, в низкоосновных, что повышает сульфатастйкость шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент выпускают трех марок - 300, 400, 500.

Он имеет две разновидности: быстротвердеющий шлакопортландцемент и сульфатостойкий шлакопортландцемент

Быстротвердеющий шлакопортландцемент

изготовляют из высококачественных клинкеров и активных гранулированных шлаков, размалывая их до 4000-5000 см2/г.

В 3 суток БШПЦ должен приобрести прочность при сжатии не менее 13,6 МПа, при изгибе — не менее 3,4 МПа.

Сульфатостойкий шлакопортландцемент входит в группу сульфатостойких цементов. Повышенная сульфатостойкость этого цемента обеспечивается применением клинкера и гранулированного шлака, в которых Аl2О3 не более 8%.

Другие минеральные добавки, кроме шлака, не допускаются. При таком составе вяжущего в затвердевшем камне преобладают низкоосновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция и практически отсутствует свободный гидроксид кальция, что и способствует повышению сульфатостойкости шлакопортландцемента по сравнению с портландцементом.

Усадка и набухание ШПЦ приблизительно такие, как и у портландцемента.

Водопотребность ШПЦ существенно не отличается от водопотребности обычных портландцементов, но химически связывается воды меньше, чем при гидратации портландцемента. Это приводит к снижению плотности бетона на шлакопортландцементе и, как правило, морозостойкости по сравнению с бетоном на портландцементе.