Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Состав и применение пуццоланового цемента на основе вулканического пепла

Пуццолановый цемент был изобретен человеком еще во времена Древнего Рима. Эта строительная композиция обладала уникальным составом — она включала около трети извести и 2/3 вулканического пепла. Готовый цемент после разведения водой, заливки и застывания превращался в прочнейшее вещество, поэтому с успехом применялся для постройки домов, мостов и других сооружений. Сейчас весьма популярен пуццолановый портландцемент, правда, его технология претерпела значительные изменения.

• Описание материала
• Технология производства
• Состав и виды цемента
• Технические характеристики материала по ГОСТ
• Прочность
• Водопотребность
• Применение пуццоланового цемента
• Достоинства и недостатки
• Производители материала

Что такое цемент и что значит его марка

Что же такое цемент, и какие его виды применяются наиболее часто? Цементы — это большая группа гидравлических вяжущих веществ. Большая их часть — это силикаты и алюминаты кальция, которые образуются в результате обжига до состояния спекания сырьевой смеси соответствующего состава.

Самое большое распространение получили такие виды строительного цемента, как портландцемент, шлакопортландцемент и глиноземистый. Они применяются для приготовления строительных растворов, бетонных смесей, асбестоцементных изделий.

Что значит марка цемента, и от чего она зависит? Марка цемента – это условный показатель для обозначения максимальных прочностных качеств вещества. То есть, марка цемента зависит от его прочности. Для всех основных видов цемента, кроме глиноземистых, расширяющихся и безусадочных, марка соответствует пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 40x40x160 мм и сжатии их половинок из пластичного раствора состава 1:3 (по массе) в возрасте 28 суток.

Марку для глиноземистого цемента устанавливают по результатам испытания через 3 суток.

Тонкость помола цементов — это величина остатка на сите с сеткой, которая установлена в соответствии с утвержденными стандартами и техническими условиями номера. На скорость схватывания и твердения как раз и влияет тонкость помола. Такое свойство всех видов цемента, как прочность, особенно в начальные периоды твердения, повышается, если клинкер мелко измолот.

О химии цемента

Для улучшения свойств цемента в его состав вводят различные оксиды.

• Оксид алюминия обуславливает огнеупорные свойства цемента. В хорошем цементе обнаруживается 60% оксида алюминия.
• Оксид кальция отвечает за прочность цемента. По содержанию этого оксида цементы делятся на высокоизвестковые (от 40% оксида кальция) и малоизвестковые (до 40% оксида кальция).
• Оксид железа содержится в цементе в малом количестве (до 25%), т.к. неблагоприятно влияет на огнеупорность материала.
• Оксид магния (до 2%)
• Оксид кремния (до 10%)

Избегают включения в химический состав цемента оксида хрома, снижающего химическую реактивность материала.

Состав песчаника

В составе песчаника чаще всего преобладает кварц. Сопутствующие минералы – полевые шпаты, слюда, глауконит.

Камень классифицируют по входящим в состав минералам. Есть следующие виды песчаников:

• Мономинеральные (состоят из одного минерала): кварцевые, глауконитовые.
• Олигомиктовые (состоят из двух минералов): слюдисто-кварцевые, полевошпатово-кварцевые.
• Полимиктовые (состоят из трех и более минералов): аркозовые, граувакковые.

При определении вида песчаника важен состав цемента. Наиболее качественными считаются карбонатные породы, наименее – глинистые. Крупинки песка также цементируются фосфатами, гипсом, окислами железа, халцедоном, хлоритом.

В структуре камня нередко встречаются окаменелости: древние раковины и оттиски ископаемых животных. Такой песчаник-ракушечник пользуется большим спросом при оформлении интерьеров и в ландшафтном дизайне.

Способы производства цемента

Есть 3 метода, которые зависят от подготовки сырья к термической обработке:

• Мокрый. При этом методе на всех этапах производства цемента присутствует необходимое количество жидкости. Применяется в ситуациях, когда основные составляющие не могут участвовать в технологическом процессе без использования воды. Это мел с повышенным содержанием влаги, пластичная глина или известняк.

• Сухой. Все этапы изготовления цемента проходят с материалами, содержащими минимальное количество воды.
• Комбинированный. Производство цемента включает в себя и мокрый, и сухой методы. Первоначальная цементная смесь изготавливается с водой, а затем ее максимально фильтруют на специальном оборудовании.

Прочность бетона

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1:3 с кварцевым песком.

Марки выражаются в числах М200 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см² (10—60 МПа).

Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и сто́ит заметно больше марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и так далее.

В настоящее время цемент делится на классы по прочности. Основное отличие классов от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95 % обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

Для лучшего понимая из чего сделан цемент рекомендую посмотреть фрагмент передачи «Как это сделано» про производство цемента:

Определение видов

На сегодняшний день к определению самых распространенных материалов можно отнести:

• глиноземистый;
• известково-зольный;
• водонепроницаемый.

Глиноземистый

Процесс получения такого материала осуществляется благодаря методу плавления при воздействии температуры 1380 – 1600 градусов. В этом случае нет необходимости применять тонкий помол шихты. Процесс получения этого вида материала осуществляется в печах разного типа. Чаще всего используют доменные и электрические.

Состав этого материала предполагает следующие компоненты:

1. Оксид алюминия.
2. Оксид кальция.
3. Оксид кремния.
4. Оксид железа.

Как используется сухая цементно песчаная смесь М 150 описано в статье.

Кроме этого, состав глиноземистого цемента богат на двухкальцеевый силикат. Он позволяет получить замедленное отвердение. Для увеличения некоторых свойств в состав может дополняться алюминатами и балластной примесью. Такая смесь позволит получить надежную и прочную конструкцию.

Воздухонепроницаемый

В составе этого цемента содержатся мелкоизмельченные доменные шлаки и гипсовый камень в пропорции 2:1. Конструкция, выложенная на основе такого материала, приобретает необходимую твердость в воде и на воздухе. Если застывание осуществлялось в воде, то процент усадки минимальный.

Процесс схватывания происходит уже по прошествии 10 минут, а для полного высыхания необходимо подождать 3 дня. Полученные растворы на основе воздухонепроницаемого материала характеризуются такими свойствами, как водонепроницаемость, огнестойкость, долговечность, стабильность. По сравнению с портландцементом, такой материал имеет всякий показатель огнестойкости. Кроме этого процесс затвердения происходит быстрее, чем у глиноземистого.

Какова насыпная плотность цемента М 500 описана здесь.

Известково-зольный

Для получения этого состава используют такие компоненты, как топливная зола и шлак с известью. После смешивания этих элементов происходит мелкий их помол. Для улучшения свойств известково-зольного цемента добавляют 5 г гипса. Он позволяет добиться быстрого затвердения и увеличить прочность конструкции.

При возведении конструкции конкретного назначения необходимо покупать необходимую марку цемента, в составе которой бы находились все необходимые компоненты. Если все пропорции точно соблюдены производителем, то полученная продукция будет отличаться прекрасными показателями прочности, долговечности стойкость к различным агрессивным средам. А о том, что такое известно-цементный раствор читайте в нашей статье.