Сульфатостойкий цемент: состав, характеристики, ГОСТ
Содержание
- Состав и классификация
- Разновидности
- Область применения
- Коротко об изготовителях
- Заключение
Бетонные изделия характеризуются высокой устойчивостью к механической нагрузке и агрессивным условиям в течение длительного времени. Лучшим композитом относительно строительства наружных, подземных и подводных конструкций считается сульфатостойкий цемент. Производство этого материала регламентируется действующим ГОСТом 22266 от 2013 года.
Состав и классификация
В грунте, талой и дождевой, речной и морской воде в той или иной степени содержатся соли серной кислоты. В состав цементного раствора входят алюминатные соединения и гидроксид кальция. Эти компоненты вступают между собой в химическую реакцию, в результате которой бетонные конструкции разрушаются, на поверхности образуются высолы. По техническим условиям ГОСТа 22266-2013 сульфатостойкие цементы изготавливают со строгими предельными значениями (в % от объемного веса клинкера):
| Компонент | ЦЕМ I | ЦЕМ II | ЦЕМ III |
| Трехкальциевый алюминат | 3,5 | 5 | 7 |
| Оксид алюминия | 5 | — | |
| Оксид магния | 5 | ||
Важно! Если в составе вяжущего компонента превышено содержание активных минеральных соединений, то это негативно отразится на прочности конечного продукта.
В результате конструкции будут хрупкими и быстро начнут разрушаться.
В результате конструкции будут хрупкими и быстро начнут разрушаться.Разновидности
Классификация материалов проводится на основе химических (минеральные компоненты) и технических (прочностные показатели) особенностей. Так, по составу выделяют 4 типа цементного вяжущего со стойкостью к сульфатам.
В таблице приведено краткое описание каждого из них.
| Название | Свойства |
| Цемент сульфатостойкий с пуццоланой ЦЕМ II/А-П СС
| В качестве основы здесь выступает доменный шлак и пуццоланы (вулканические породы). К последним относятся туф, пепел, пемза. За стойкость к производным серной кислоты отвечают активные добавки. Применение композита ограничено, так как он проявляет слабую стойкость к перепадам влажности и температуры. |
| Портландцемент с повышенной сульфатостойкостью ЦЕМ I СС | Производство основано на ПЦ 32,5 (М400) с добавлением специальных присадок. Для вяжущего характерно медленное схватывание с низким выделением тепла. Ограничений по применению не наблюдается. |
| Портландцемент с увеличенным содержанием минералов стойких к сульфатам ЦЕМ II/А СС и ЦЕМ II/В СС | Здесь предельным значением для функциональных добавок является 6-10 %, для гранулированного доменного шлака — 15-20 %. За основу берется портландцемент с классом прочности 32,5 или 42,5 (М400 или М500). Отличительными чертами материала считаются улучшенная стойкость к засухе, влаге и морозам. |
| Сульфатостойкий шлакопортландцемент ЦЕМ III/А СС | Состав такого сульфатостойкого цемента представлен композитом портландцемента, доменных шлаков (на 50-60%) и алюминатов. Главное требование — содержание оксида алюминия не превышает 10 %. Марочная прочность готового продукта соответствует М300 и М400. Недостаток — низкая морозостойкость. |
Внутренняя классификация сульфатостойких цементов проводится также по маркам прочности и скорости схватывания. Так выделяют 4 варианта вяжущего клинкера: нормальнотвердеющий класса 32,5 и 42,5, быстротвердеющий с аналогичными показателями прочности на сжатие.
Более подробная информация приведена в таблице.
| ЦЕМ I СС без минеральных добавок | все 4 класса и подкласса |
| ЦЕМ II/А СС и ЦЕМ II/В СС со шлаком, пуццоланом или микрокремнеземом (Ш, П, К, Ш-П, Ш-П,МК) | кроме быстротвердеющего класса 42,5 |
| ЦЕМ III/А СС с содержанием гранулированного шлака | кроме 42,5Б |
Разделение сульфатостойких цементов по прочности ведется на основании ГОСТа 31108 от 2016 года. Здесь под “А” подразумевается содержание добавок не более 20 %, под “В” — от 21 до 35 %. В клинкере ЦЕМ III/А СС — от 36 до 65 %.
Скорость набора прочности происходит (в МПа):
| Класс | 48 часов | Неделя | 28 дней |
| 32,5Н | — | 16 | 32,5 |
| 32,5Б | 10 |
— | |
| 42,5Н | 42,5 | ||
| 42,5Б | 20 |
Важно! Несмотря на медленный процесс схватывания, сухой остаток обладает высокой плотностью.
Этот факт является главным достоинством сульфатостойкого цементного вяжущего. Еще одним существенным плюсом является устойчивость к коррозионным процессам.Область применения
Бетон на сульфатостойком цементе обладает высокими показателями прочности и стойкости к агрессивным условиям эксплуатации. До 80 % общего объема рабочей массы занимают твердые наполнители разной фракции. Последнее наряду с химическим составом строго регламентируется ГОСТом 10268 от 1980 года и техническими условиями в СНиП II-28 от 1973 года. Для самостоятельного приготовления кубометра бетона с марочной прочностью М300 можно руководствоваться таким рецептом:
- ЦЕМ I СС — 360 кг;
- сухой очищенный речной песок — 850 кг;
- гранитный щебень средней фракции — 1100 кг;
- чистая (водопроводная) вода — 190 литров;
- минеральные добавки (при необходимости) — 5-10 кг.
Сульфатостойкий бетонный раствор замешивают в течение 10-15 минут, затем заливают в готовую опалубку.
Сравнительно с аналогичным композитом на портландцементе здесь отмечается более длительный срок службы. Из-за относительно высокой стоимости использование материала ограничивается, как правило, ответственными проектами.
Так, область применения сульфатостойкого цемента выглядит следующим образом:
- монолитные гидротехнические сооружения с армированием и без него;
- бетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях морской и океанской воды с повышенным содержанием солей, в болотистой местности насыщенной сероводородом;
- мостовые, набережные, дамбы, плотины, молы, причалы;
- сваи, опоры, облицовочные изделия, плиты перекрытия, фундаменты подвальные помещения в частном секторе и на промышленных предприятиях;
- метрополитен, тоннели, подводные сооружения, бассейны, колодцы.
Важно! Благодаря высоким прочностным показателям и плотности, ЦЕМ СС способен выдерживать сильные нагрузки как постоянного так и временного характера.
То есть бетон на основе такого вяжущего допустим для строительства сооружений в условиях сейсмической активности, периодического движения грунта (сезонное просаживание и вспучивание).Коротко об изготовителях
На территории России имеется несколько основных производителей сульфатостойкого цемента. К ним относятся заводы в Подольске, Красноярске, Магнитогорске, Владивостоке, Якутске. Также работают предприятия в Саратовской, Оренбургской, Вологодской области. Перед оформлением заказа в связи с относительно низким спросом необходимо заранее уточнить, ведется ли производство конкретного типа цемента в данный момент.
Заключение
Сульфатостойкий цемент изготавливается на основе портландцемента с добавлением активных минеральных добавок. К ним относятся гранулированый доменный шлак, пуццолан, микрокремнозем. Материалы обладают устойчивостью к солям серной кислоты, сероводороду, коррозионным процессам. В разной степени бетон справляется с перепадами влажности и температуры, механическим нагрузкам.
описание, виды, состав и использование
Главная » Стройматериалы »
Сульфатостойкий цемент — материал, значительно расширяющий возможности использования бетонных растворов при строительстве для агрессивных условий. Потребность в нем диктуется объективными обстоятельствами, когда обычные бетоны разрушаются при эксплуатации. Требования к материалу нормируются государственными и международными стандартами.
Содержание
- Что это за строительный материал
- Виды материала
- Состав
- Использование в строительстве
Что представляет из себя материал
Сульфатостойкий цемент представляет собой коррозионностойкий материал, в состав которого вводятся специальные добавки (алюминаты и силикаты) для повышения стойкости к агрессивным воздействиям. Имеет специфическую область применения, когда присутствуют воды с большим содержанием сульфатов и отмечается циклическое воздействие воды в больших количествах.
Высокая концентрация сульфатов во влажной среде провоцирует сульфатную коррозию.
При этом процессе в химическую реакцию вступают бетонные компоненты, что ведет к образованию цементного камня внутри и к выпадению солевых кристаллов на стенках. Структура бетона нарушается и он разрушается. Разрушительное воздействие оказывает на бетон и циклическая влага — постоянные циклы высушивания и обильного увлажнения, замораживания и оттаивания. Именно поэтому был разработан цемент, стойкий к сульфатной коррозии.
Виды материала
- Пуццолановый цемент. Его основу составляет доменный шлак и вулканические породы (пуццоланы). Среди последних компонентов выделяются туф, пемза, вулканический пепел. Это активные минеральные добавки, обеспечивающие сульфатостойкость. Данный материал не предназначен для условий с циклической влажностью.
- Портландцемент с повышенной стойкостью к сульфатам. Изготавливается с добавлением в марку М400 минеральных добавок. Материал медленно затвердевает с постепенным набором прочности и пониженным выделением тепла при схватывании. Применять его можно в любых эксплуатационных условиях.
- Портландцемент с повышенным содержанием сульфатостойких минеральных веществ. Содержание добавок составляет 6-10%. Выпускается материал марок М400 и М500. Отличается он повышенной морозостойкостью и устойчивостью к циклической влажности.
- Сульфатостойкий шлакопортландцемент. Это смесь доменных шлаков с клинкером из портландцемента с добавлением алюминатов. Важное требование — шлак не должен состоять более чем из 10% оксида алюминия. Выпускается материал марок М300 и М400. Имеет высокую сульфатостойкость, но боится морозов.
Применять его можно в любых эксплуатационных условиях.Помимо подразделения по составу, рассматриваемый цемент имеет градацию по прочности на сжатие. Данный показатель вводится в маркировку — от М200 до М500.
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.
Использование в строительстве
Сульфатостойкая сухая смесь имеет высокую стоимость, поэтому используется обычно там, где без нее трудно обойтись. К таким сооружениям относятся бетонные и железобетонные элементы гидротехнического назначения, конструкции, эксплуатирующиеся под водой, особенно в повышенной солености (морская или океаническая вода).
Указанный материал в основном используют в сооружениях, подверженных периодическому воздействию воды. Среди них особо выделяются речные и морские молы, мостовые элементы, укрепление набережных, дамбы и плотины. С учетом малого тепловыделения при затвердении, такой цемент используют для наружного покрытия большой толщины и массы.
Набор прочности материала происходит слишком медленно. Данный недостаток устраняют, используя готовые ЖБИ на его основе. Наибольшее распространение находят сваи, мостовые опоры, гидротехнические элементы, облицовочные плиты и перекрытия. Большое внимание уделяется использованию свай. Они забиваются на значительную глубину, проходя через грунтовые воды, плывуны, пласты разного состава, часть из которых содержит агрессивные компоненты. Можно выделить болотистую почву, насыщенную сероводородом.
Помимо указанных особых условий, сульфатостойкие цементы используются и в частном строительстве. Их применяют в смеси с обычным цементом при подготовке бетонного раствора. Это увеличивает износостойкость, влагостойкость и морозоустойчивость сооружений.
Сульфатостойкий относится к специфическим материалам, которые с учетом стоимости используются по конкретному назначению. Его нет смысла применять при строительстве обычного частного дома на стабильном грунте. Однако при возведении сооружений для эксплуатации в агрессивных условиях, такой стройматериал становится необходимым.
Популярное
Сульфатостойкий цемент — состав, свойства и применение!
Правильный выбор цемента может увеличить срок службы конструкции и предотвратить химическое воздействие.
Как правило, бетон подвергается химическим воздействиям, таким как
- Сульфатное воздействие – морская вода
- Кислотная атака
- Атака хлоридами – подземные воды иногда содержат хлориды.
- Карбонизация – Двуокись углерода в окружающей среде
Специальные типы цемента, необходимые для таких кислотных атак.
Мы можем использовать SRC для обычной строительной конструкции; однако это будет полезно только тогда, когда сооружение находится под атакой сульфатов, таких как пирсы с морской водой.
В этом посте мы обсудим сульфатостойкий цемент, его преимущества и недостатки.
Что такое сульфатостойкий цемент?
Сульфатостойкий цемент представляет собой тип цемента с низким содержанием трехкальциевого алюмината (C3A) и тетракальциевого алюмоферрита (C4AF) и более высоким содержанием трехкальциевого силиката (C3S), чем обычный химический состав OPC.
Состав сульфатостойкого цемента
Трехкальциевый алюминат и тетракальциевый алюмодеррит будут уменьшены в % по массе (< 5%), что сделает цемент устойчивым к сульфатам.
В природе
- Трехкальциевый алюминат (C3A) выделяет много тепла на ранней стадии гидратации.
- Трехкальциевый силикат (C3S) отвечает за быструю гидратацию и затвердевание цемента.
| Формула | Сокращенная форма | % по массе 1 | |
| Трехкальциевый алюминат | Ca3Al2O6 | К3А | 10 |
| Алюмоферрит тетракальций | Ca4Al2Fe2O10 | C4AF | 8 |
| Белит или двухкальциевый силикат | Ca2SiO5 | К2С | 20 |
| Алит или трехкальциевый силикат | Ca3SiO4 | К3С | 55 |
| Оксид натрия | Na2O | Н | (до 2) |
| Оксид калия | К2О | К | |
| Гипс | CaSO4. 2h3O | ЧШ3 | 5 |
Свойства сульфатостойкого цемента
| НЕДВИЖИМОСТЬ | ЗНАЧЕНИЕ |
| Время начальной настройки | 30 минут |
| Время окончательного схватывания | 10 часов |
| Средняя прочность на сжатие @ | |
| 3 дня | 10 МПа |
| 7 дней | 16 МПа |
| 28 дней | 33 МПа |
| Прочность | |
| Лешателье (мм) | 2 (макс.) |
| Автоклав | 0,25 (макс.) |
Преимущества
- Высокая износостойкость в агрессивных средах.
- Низкое выделение тепла при гидратации по сравнению с другими типами. Цемент
- SRC защищает конструкцию от воздействия сульфатов.
- В основном сульфатостойкий цемент используется для строительства подземных сооружений, где требуется сульфатостойкость.
Недостатки сульфатостойкого цемента
- Дороговизна
- Не подходит для морского строительства
- Не подходит для зон, где существует опасность воздействия хлоридов
Сульфатостойкий бетон
Добавки в бетон Строительство Добавка в бетон Водонепроницаемый бетон
Бетонные конструкции, особенно в подземном строительстве, наряду с нагрузками и износом в течение десяти лет подвергаются воздействиям, исходящим от грунтового основания, таким как постоянные механические напряжения и агрессивная вода.
Тем не менее, бетон отличается исключительной долговечностью. Растворы, содержащие сульфаты, например, в природных или загрязненных грунтовых водах, оказывают значительное разрушающее воздействие на бетон. В конечном итоге это может привести к потере прочности, расширению, отслаиванию поверхностных слоев и, в конечном счете, к разрушению.
Предполагаемый жизненный цикл бетонной конструкции обеспечивается подходящим составом бетонной смеси, адаптированным к ожидаемому воздействию различных воздействий.
Сульфатостойкость бетона определяется сульфатостойкостью цементной матрицы, а также ее способностью противостоять диффузии сульфат-ионов через матрицу. Бетон, предназначенный для защиты от сульфатов, должен, с одной стороны, обладать высокой водонепроницаемостью, а также более высокой прочностью на сжатие. Кроме того, следует использовать цементы с низким содержанием C3A и Al2O3.
Сульфатное воздействие определяется как химическое воздействие класса воздействия в соответствии с EN 206-1. Поэтому класс воздействия определяется ожидаемым содержанием сульфатов в воде, контактирующей с бетоном. В зависимости от класса воздействия требуется минимальное содержание цемента в сочетании с максимальным водоцементным отношением, а также обязательное использование цемента с высокой сульфатостойкостью.
При проходке туннелей долговечность имеет решающее значение, а сульфатное воздействие является постоянно происходящим и сложным явлением. Особенно это касается изготовления сборных сегментов тоннельной обделки для тоннельно-проходческой машины (ТПМ) и скальной крепи, наносимой набрызг-бетоном.