Обзор цемента производства Holcim

Шлакопортландцемент

Этот тип цемента получают совместным помолом портландцементного клинкера и гранулированного доменного шлака. В соответствии с BS 146: 1947 количество шлака не должно превышать 65% веса цемента.

Шлак является побочным продуктом, получаемым при выплавке чугуна в доменных печах, при этом количество образующегося шлака примерно равно количеству выплавляемого чугуна. Шлак представляет собой в основном смесь соединений кальция, кремния и алюминия. Эти же окислы входят в состав портландцемента, однако в несколько иных соотношениях между собой.

Доменные шлаки значительно различаются по своему составу и структуре, которые определяются типом технологического производственного процесса выплавки чугуна и способом охлаждения шлака.

Шлак, используемый для производства шлакопортландцемента, должен быть быстроохлажденным, так как в этом случае он при затвердевании приобретает стекловидную структуру. В результате быстрого охлаждения в воде шлаки приобретают мелкозернистую структуру.

Для получения вяжущих веществ шлаки используют различными путями. Во-первых, они могут быть использованы вместе с известняком в качестве сырьевого материала при общепринятом способе производства портландцемента. Клинкер, полученный из этих сырьевых материалов, часто применяют путем последующего смешивания со шлаком для производства шлакопортландцемента. Получение шлакопортландцемента является вторым основным направлением использования шлака. Сухой гранулированный шлак вместе с портландцементным клинкером измельчают в мельницах, куда для регулирования сроков схватывания добавляется также гипс.

Шлакопортландцемент в течение многих лет уже производится в Шотландии. В США шлакопортландцемент, известный под названием «цемент типа 1 S», должен соответствовать требованиям Временных технических условий ASTM С 205— 58Т.

Фактическая природа твердения шлакопортландцемента еще недостаточно раскрыта. Минералы портландцементного клинкера в составе шлакопортландцемента гидратируются обычным путем с образованием гидрата окиси кальция, являющегося активизатором твердения гранулированного шлака. Однако последующая гидратация шлака не находится в прямой зависимости от его взаимодействия с известью. По своим свойствам шлакопортландцемент во многом аналогичен обычному портландцементу. Требования, предъявляемые к шлакопортландцементу BS 146:1947, по тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема при твердении и прочности те же, что для портландцемента. В действительности, у шлакопортландцемента тонкость помола несколько выше, а интенсивность твердения несколько ниже, чем у портландцемента в течение первых 28 суток. Однако в более поздние сроки различия в прочности шлакопортландцемента и обычного портландцемента невелики. На рис. 2.4 приведены характерные кривые роста прочности цементов во времени. Тепловыделение шлакопортландцемента ниже, чем у обычного портландцемента, поэтому первый может быть использован в массивных бетонных конструкциях. Пониженное тепловыделение при твердении наряду с замедленной интенсивностью нарастания прочности шлакопортландцемента препятствует его использованию в зимних условиях. Благодаря своей повышенной стойкости против действия минерализованных вод шлакопортландцемент часто используют при строительстве морских сооружений.

Технические характеристики

Портландцемент должен по ГОСТу соответствовать таким техническим условиям:

1. В зависимости от поставленных целей, состав шлаковых гранул (образованные электротермометаморфическим или доменным методом) — 20-80%.
2. Содержание магния в клинкере не должно превышать 5-6%, чтобы не снизить качество бетона.
3. Гипс добавляется чистый природный, с добавлением фтора и фосфора, не выше 5% от объема клинкера.

Этот материал подразделяется по скорости затвердевания на 2 вида:

• твердеющий со средней скоростью;
• быстротвердеющий, когда добавляются ускорители, минеральные и вулканические присадки — пемза, пепел.

Состав такого бетона:

• шлак — 5 частей;
• цемент — 2 части;
• песок — 2 части.

Прочность затвердевающего бетона появляется через 1-2 недели. В прохладных условиях процесс затвердевания более долгий. Поэтому для его ускорения применяют тепловые пушки или другие устройства.

При использовании средств подогрева достаточная прочность достигается через месяц. Чем больше шлаков в составе, тем медленнее твердеет смесь.

Просроченный стройматериал не пригоден к применению, потому что тогда снижаются водонепроницаемость и прочность производимого из этой смеси бетона.

Чем отличается портландцемент от шлакопортландцемента? Эти два материала заметно отличаются по многим показателям:

• портландцемент со шлаком стоит намного дешевле обычного;
• содержащий шлак материал менее плотный и конструкции из него намного легче;
• шлакосодержащий бетон становится прочным медленнее обычного портландцемента (примерно через 20 суток);
• шлакосодержащая бетонная смесь менее нагревается при экзотермической реакции во время затвердения, что усложняет проведение работ при низких температурах.

Использование в более серьезных целях

Но есть еще и немного другие, более серьезные сферы применения цемента со шлаком. В основном применяется шлаковый портландцемент, который считается одним из наиболее прочных и надежных строительных материалов. Чтобы предвидеть хороший результат от смеси цемента со шлаком, применение материала должно быть правильно продумано.

Схема формирования стен из шлакобетона.

Шлаковый портландцемент все чаще применяется для изготовления плит перекрытия при строительстве многоэтажных домов

Это связано с тем, что высокий уровень надежности материала обеспечивает долговечную службу перекрытий, что так важно для безопасности жилых домов.
Смесь цемента и шлака применяется для устройства фундаментов зданий. Это очень актуально, в особенности если стены в доме планируется делать из облегченных строительных материалов

Именно фундамент здесь будет служить основательной опорной конструкцией.
Из шлакобетона, изготовляемого на основе смеси самого качественного вида цемента со шлаком, изготавливаются армированные пояса. Они также распространены в проектах многоэтажного строительства, а еще для армирования отдельных инженерных конструкций.
Смесь высококачественных шлака и цемента очень востребована в строительстве подводных и околоводных сооружений, в том числе и инженерных. Ведь такие конструкции сильно подвержены воздействию пресной воды, которая со временем имеет свойство разрушать несоответствующие такому строительству конструкции.
Также данная смесь нашла свое применение и в отдельных видах теплоизоляции помещений. Особенно качественно все получается в комплексе со стандартными утеплителями. Это придает помещению максимальную степень защищенности от проникновения холода. Это наиболее хорошо проявляется в использовании функциональной штукатурки, которая и дефекты заделывает, и вид стене придает более ухоженный.

Но и это еще не все. Классов шлакового портландцемента на сегодняшний день так много, что специалисты успели выделить из них самые распространенные и хорошие, которые наиболее целесообразно применять для тех или иных задач в строительно-ремонтных работах.

https://youtube.com/watch?v=_Yl9s7PwmDM

Класс типа 50 используется для армирования, а еще для изготовления разных несущих стен. А 35 класс применяется для строительства ненесущих элементов здания. Класс под номером 25 также используется для неосновных мелких конструкций. А вот 10-й класс нашел активное свое применение в теплоизоляционных работах.

Технические характеристики и свойства

Для шлакопортландцемента свойственно длительное схватывание. Для набора прочности может понадобиться 7-10 месяцев. При этом должны соблюдаться положительная температура и высокая влажность.

Характеристики композитного вяжущего выглядят так:

Плотность	Насыпная — 2,7-3,1 гр/куб.см, объемная — 880-1250 кг/куб.м.
Прочность на сжатие	Марочная прочность находится в пределах М200-М500.
Выносливость	Хорошая водостойкость, сохраняет качество при взаимодействии с сульфатами. Но низкая устойчивость к морозам.
Жаростойкость	Допустимо нагревание до +850 градусов по Цельсию.

На основе перечисленного можно выделить следующие достоинства материала:

• относительно низкая стоимость;
• высокая стойкость к огню, влаге, внешним условиям, агрессивным средам;
• малый удельный вес ЖБИ сравнительно с аналогами из портландцемента.

Однако существуют ограничения по применению цемента со шлаком. Это обосновано низкой стойкостью монолита к минусовой температуре. Этот момент можно исправить путем пропаривания железобетонных изделий. Также отмечается, что после вскрытия заводской упаковки материал сохраняет характеристики в течение всего 40-45 дней.

Каменные конструкции их шлакобетона служат примерно 30-40 лет без изменений, далее требуется ремонт, профилактические мероприятия для предупреждения разрушительных процессов.

Область применения

В России вяжущий композит востребован меньше, чем в Европе. Спрос составляет около 20 % на фоне портландцемента. Рассмотрим, для чего пригоден цемент со шлаком:

1. Бетон. Приготовление бетонного раствора гарантированной прочностью на сжатие класса В15-В30.
2. ЖБИ. Производство железобетонных плит перекрытия, сборных панелей, колонн, конструктивных элементов здания, транспортных сооружений и магистралей, армированных труб.
3. Монолит. Возведение каркасных домов, отливка несущих конструкций (фундамент, вертикальные, горизонтальные и наклонные элементы здания). Здесь в раствор добавляются присадки для ускорения схватывания бетона.
4. Ровнитель. Изготовление смесей и растворов для оштукатуривания стен, для кладочных работ из блоков. Допустимо производство блочных изделий для возведения стен.
5. Декор. Отливка изделий для благоустройства территорий (тротуарная плитка, бордюры, брусчатка).

Шлакопортландцемент используют для строительства сооружений наземного, подземного и подводного расположения. В зависимости от класса прочности выделяют три типа бетонов:

• до В20 — теплоизоляционные работы;
• до В35 — несущие конструкции;
• свыше В35 — перекрытия, перегородки, наружные стены, перемычки с армированием.

За счет малого удельного веса материал актуален в частном секторе и для реализации масштабных проектов. Реже шлакобетон применяется для укладки дорожного полотна.

Технология производства

Цемент со шлаком пропорции для бетона может предполагать разные – все зависит от требуемых характеристик и параметров, условий эксплуатации итоговой конструкции. Обычно в составе шлакоцемента есть три компонента: клинкер, гипс и шлак. Но есть шлаковый бесклинкерный цемент, в котором объем шлака может достигать 90%. Такой материал стоит меньше, но сфера применения его достаточно ограничена.

Процесс производства шлакового цемента простой:

• Высушивание шлака до уровня влажности менее 1%. В общем объеме материала его доля может варьироваться в пределах от 20 до 80%.
• Тщательный помол шлака с гипсом и клинкером в мельнице до получения тонкодисперсного гомогенного порошкообразного вещества. Одновременно осуществляется смешивание материалов и доля гипса не должна быть больше 5%.

Класс шлакоцемента определяется видом шлака – он бывает гранулированным, кислым, основным. На прочность влияет не столько физическая структура, сколько химическая формула. Гранулированные шлаки стоят меньше, но нужно помнить, что созданный на их основе раствор будет твердеть дольше обычного и в смесь шлак не стоит вводить в объеме более 50%.

Сферы применения портландцемента со шлаком

Цемент со шлаком применение нашел в самых разных сферах. Часто используют его в строительстве подводных железобетонных конструкций, на которые будет постоянно влиять водная среда. Также материал актуален для создании сухих смесей для производства панелей для стен, других конструкций. Этот тип цемента по характеристикам соответствует портландцементу марки М500.

Шлакобетон ценят за небольшой удельный вес, поэтому часто применяют на серьезных объектах. Таким образом удается существенно снизить нагрузку на конструктивные части и фундамент, сэкономить финансы и время при монтаже плит больших габаритов (за счет пониженной массы).

Основные сферы применения шлакобетона:

• Создание монолитных/сборных элементов в промышленном/частном строительстве
• Создание конструкций с необходимостью ускоренного твердения
• Производство бетонных коммуникационных труб
• Работы по монтажу дорог, где актуально быстрое схватывание раствора
• Строительство мостов, эстакад
• Замес растворов для кладки, оштукатуривания

Когда готовится цемент со шлаком, пропорции для бетона, нужно учитывать одну особенность – несмотря на все положительные свойства материала, через 3-4 десятка лет качество монолита резко снижается. Об этом моменте нужно помнить и вовремя принимать меры по предупреждению деформации конструкций/зданий.

Выбор сырья и особенности хранения

Производство шлакоцемента регулируют ГОСТы 10178-85 и 31108-2003: первый определяет марку прочности, второй – класс. При выборе материала ориентироваться лучше всего на лабораторный анализ.

Что это такое и как производят

Гранулированный доменный шлак получается как отход в процессе выплавки черного металла. Ему присущи свойства, которые относятся и к общестроительному портландцементу, но есть и отличия. В виде тонко измельченного продукта он активен в проявлении вяжущих свойств, взаимодействуя с водой, а еще с продуктами гидратации минералов клинкерного типа (тех самых, что входят в состав простого портландцемента).

Компоненты цемента со шлаком – это:

• клинкер – в нем не более 6% магния;
• шлак – до 80%, оптимальное количество этого компонента зависит от того, какие требования выдвигаются к вяжущему продукту;
• гипс – как природный чистый, так и с содержанием фосфора, фтора и бора, не больше 5% гипса должно приходиться на всю массу.

Цемент со шлаком считается вяжущим веществом, применение которого не ограничивается каким-то одним направлением. На вопрос, почему в принципе в цемент добавляют шлак, можно ответить так: бетонный раствор, включающий цемент и шлак, обладает невысокой себестоимостью. И если сравнивать цену бетонного раствора на базе стандартного портландцемента с цементом со шлаком, второй будет финансово выгоднее. То есть не лучше в принципе, а выгоднее при почти равных характеристиках.

К слову, о характеристиках. Смесь шлака и цемента еще и тем хороша, что температура тепловыделения в ней будет относительно низкой.

А также этот продукт:

• имеет повышенную стойкость к влиянию вод (сульфатных и пресных);
• отличается повышенной жаростойкостью;
• имеет высокую морозостойкость (с условием использования технологии пропаривания ЖБИ).

В целом вывод таков: в выборе материалов решает стандартное экономическое обоснование.

Материал получают из портландцементного клинкера, шлака, глины и известняка. Дело в том, что при производстве цемента важен именно химсостав материала, а не его физическая структура

Потому выбирать исходник приходится с большим вниманием. Производя данный цемент, использовать можно и основной, и кислый доменный шлак

Но есть еще одна причина использования гранулированного шлака: сам процесс производства конечного продукта с негранулированным шлаком существенно усложняется. А вот те шлаки, что добавляются в продукт после обжига, гранулированы в обязательном порядке.

Как показала практика, цемент в слиянии со шлаком означает получение материала прочного, довольно надежного, не очень долговечного, но для многих целей вполне убедительного. Вот почему так активно этот продукт используется в многоэтажном строительстве. С его помощью делают плиты и армопояса, сооружения подводные и околоводные, он же помогает в теплоизоляции, при литье некоторых изделий в строительстве. То есть совершенно разных строительных целей можно достичь, используя этот продукт: с высокой эффективностью, экономической обоснованностью и большими возможностями.

Особенности применения шлакоцемента

Состав данного продукта определяет ряд особенностей применения, на которые следует обратить особое внимание:

• Повышенное время схватывания и набора марочной прочности.
• Небольшой гарантированный период хранения – 45 суток.
• Необходимость в длительном тщательном уходе за конструкциями в жаркое время года – регулярном увлажнении и укрытии полиэтиленовой пленкой.
• «Капризность» по отношению к перепадам температуры.
• Ограниченное применение в условиях пониженной температуры окружающей среды.

В то же время, учитывая положительный баланс преимуществ и особенностей «вяжущего» этого вида можно утверждать что если стоит задача возведения здания при минимальных затратах на основные строительные материалы, шлакопортланцемент, является самым предпочтительным вариантом общестроительному портландцементу.

Бетон из шлака: как приготовить своими руками

Шлакобетонные смеси пользуются заслуженной популярностью не только в промышленном, но и в частном малоэтажном строительстве. Это обусловлено характеристиками данного материала. Шлаки, добавляемые в состав бетона, получают в качестве вторичного материала в металлургической промышленности.

Длительное время гранулированный материал считался просто отходами, но мировая практика доказала его целесообразность для применения в строительстве. Шлаковый бетон более легкий, нежели песчано-гравийный, отличается своей долговечностью, устойчивостью к колебаниям температуры, звукоизолирующими свойствами.

Наибольшей прочностью обладает именно металлургический материал в смеси с цементом. Также в качестве вяжущего агента могут выступать известь, гипс или даже глина. Активно используются две разновидности гранулированного шлака:

• с мелкими зернами (0,5-1,5 мм) – получается довольно тяжелый бетон высокой прочности с хорошей теплопроводностью;
• с крупными зернами (20-30 мм) – бетон более легкий, обеспечивает хорошую теплоизоляцию, но чуть менее долговечен.

Использовать разновидности крупнее 6 мм не рекомендуется, поскольку долговечность такого бетона будет неудовлетворительной. Более мелкие фракции предпочтительно заменить песком. Шлак для строительства должен быть максимально чистым, без примесей глины, почвы, органических элементов.

Учитывая свойства бетона с разной фракцией, для создания наружных стен часто смешивают крупные и мелкие зерна в пропорции 7:3 соответственно. Для внутренних перегородок можно взять на единицу больше мелкого шлака. Если вы хотите получить максимально прочную после застывания смесь, желательно полностью убрать фракцию 12 мм, а 20% самого мелкого шлака заменить песком.

Как приготовить шлакобетон

До начала приготовления смеси (примерно за несколько часов) необходимо увлажнить шлак водой, чтобы улучшить долговечность будущего бетона. Далее необходимо смешать компоненты в одной из указанных выше пропорций, хорошо перемешать. После добавления воды раствор следует вымесить до однородного состояния. Для получения средней марки бетона, можно использовать 4-5 частей шлака (фракционной смеси), 2 части цемента и 2 части песка.

Готовую массу желательно использовать в течение часа, максимальное время обработки – 1,5 часа. Более дешевым раствор можно сделать, смешав цемент с известью в соотношении 3:1. Стены дома могут быть возведены набивным методом (монолитная конструкция) или из приготовленных шлакобетонных блоков.

Шлакоцемент: определение понятия, главные особенности, правильные пропорции

Очень часто в строительстве используется цемент со шлаком, что это за материал, не нужно объяснять опытным мастерам. А вот новичкам в строительном деле будет полезно узнать, что шлакоцемент — это гидравлическая вяжущая субстанция, образованная посредством измельчения клинкера, гипса, а также доменного шлака — вторичного металлургического продукта. Химический состав шлаков играет важнейшую роль в определении класса прочности шлакоцемента. В цемент могут идти гранулированные и негранулированные, кислые, основные шлаки.

Особенности стройматериала 

• Наиболее выгодным с экономической точки зрения считается гранулированный шлакоцемент, также уменьшить расходы поможет добавление извести и глины в цементную смесь. Эти вяжущие элементы дают отличный результат: теплые и сухие стены по низкой цене. Известь не должна превышать одну треть всей смеси, количество цемента — не меньше 2/3 общего объема.
• Мелкий и крупный шлак сортируется путем просеивания через сито с маленькими ячейками (5х5мм) и большими (40х40мм). Крупный и мелкий шлак для работы с наружными стенами соотносится как 7:3. Для внутренних стен пропорция крупных и мелких шлаков — 6 к 4.
• Чтобы стройматериал был прочнее, следует заменить 1⁄5 часть наиболее мелкой фракции песком, а также убрать самые крупные частицы шлака.
• Негранулированный шлак используется для высококачественной заливки в том случае, если есть возможность дождаться длительного застывания смеси. Зато заливка будет надежной, на ней гарантированно не появятся трещины.
• Практика показала, что цемент со шлаком — это один из самых надежных, долговечных и прочных материалов, в связи с чем он получил широкое распространение в сфере многоэтажного строительства. Фундаменты, плиты перекрытия, армированные пояса, подводные и околоводные инженерные сооружения, теплоизоляция помещений — со шлакоцементом можно добиться качественного выполнения любых строительных целей.

Подытожим вышесказанное. Цемент со шлаком — что это?

Это экономически оправданный, высокоэффективный по прочности состав, который нашел самое широкое распространение в строительстве. В зависимости от ваших потребностей вы можете изменять пропорции материалов в цементной смеси для достижения наилучших результатов.

https://youtube.com/watch?v=HBssnUpnORw

Применение смеси цемента со шлаком

Начинающие строители не знают, для чего нужен этот материал. Это вещество активно используется при возведении различных объектов и сооружений (наземных, подводных, подземных), которые подвержены воздействию влаги. Из-за высокой прочности оно применяется при составлении растворов, производстве блоков и бетонных панелей.

Благодаря цементу со шлаком применение тяжелых железобетонных конструкций становится необязательным. Из-за малой массы материала нагрузки на цоколи, основания для фундамента и несущие перекрытия намного снижаются, а блоки из шлакобетона легко транспортируются.

Шлакоблок – один из самых популярных строительных материалов на основе цемента с добавлением шлака.

Технология производства

Главная составляющая этой смеси – шлак из доменных печей, который является вторичным продуктом металлургии. Технология основана на принципе его высушивания в специальных устройствах вместе с клинкером (выступает в роли катализатора) до достижения влажности 1% и менее. Туда же часто добавляют и гипс. Затем смесь перегружают в мельницу для цемента (бункер) и перетирают в тонкодисперсный порошок.

Использование при такой технологии негранулированных компонентов сильно усложняет производственный процесс. Получаемый продукт твердеет гораздо медленнее, ведь шлака в нем применено больше (20-80%). Поэтому смесям с гранулированным материалом отдается предпочтение.

Прочностные характеристики полученного продукта во многом зависят от химического состава, компонентов, а не от их физической структуры. На этом основывается главное правило подбора исходников.

Технические характеристики

Опытные строители часто работают с вяжущим гидравлическим соединением цемента со шлаком. Оно получается при дроблении отхода, смешанного с измельченным гипсом, клинкером и различными добавками. Пропорции составляющих веществ в этом соединении можно менять.

В состав такой смеси могут входить различные виды шлаков (основные и гранулированные кислые, негранулированные). По химическому составу этих отходов металлургического производства определяют прочность шлакоцемента (его класс). В качестве добавок для получения, например, портландцемента, выступают вещества с преобладанием силикатов кальция.

Сравнение времени схватывания различных видов цемента.

Основные характеристики материала:

• выделение малого количества тепла при затвердении позволяет использовать его при постройке больших объектов;
• низкая себестоимость;
• маленькая степень деформации;
• высокая жаростойкость;
• не боится влаги;
• пониженная морозостойкость дает возможность применения в местах с колебаниями температуры.

• цемент со шлаком застывает долго;
• прочность (при затвердении) нарастает медленно, для достижения величин, соразмерных с показателями стандартногоцемента, необходимо длительное время ½-1 год.

Ускорить процесс можно 2 путями:

• применяя клинкер с повышенным содержанием алюмината или силиката;
• с использованием высокоглиноземистых шлаков.

Выбор сырья и особенности хранения

Для получения шлакоцемента с высокими показателями нельзя использовать любые исходники. В качестве основы берут отходы металлургии и топливной промышленности – шлаки. Главным требованием к ним является отсутствие разных оксидов, оказывающих негативное воздействие на характеристики материала. Отходы металлургии используют все, а из топливных берут только антрацитные породы.