Состав пуццоланового портландцемента

Технические характеристики материала по ГОСТ

Пуццолановый портландцемент обладает рядом свойств и технических параметров, которые строго регламентируются и контролируются при его производстве:

• плотность — 2,7-2,9 г/куб. см;
• густота цементного раствора — 28-35%;
• объемный вес в рыхлом состоянии — 800-1000 кг/куб. м, в уплотненном состоянии — 120-1600 кг/куб. м;
• усадка при сушке — менее 0,15%;
• крупность (тонкость) структуры — 300 кв. м/кг;
• прочность на сжатие через 3 дня — 12 МПа, через 7 дней — 22 МПа, через 28 дней — до 33 МПа;
• начало схватывания — 30-45 минут;
• завершение схватывания — 12 часов;
• полное отверждение — 28 суток.

Прочность

Вследствие появления в составе цемента гидросиликата кальция, который образуется при соединении с водой, цемент обретает очень высокую прочность. Тем не менее, этот показатель нарастает с течением времени и достигает максимума через 28 суток. Ускорение твердения происходит при взаимодействии активного кремнезема и гидрата кальциевой окиси, а также при нахождении материала во влажной среде.

Водопотребность

Цемент характеризуется повышенной водопотребностью, что замедляет сроки его окончательного застывания. В зависимости от используемых компонентов потребность в количестве введенной воды может меняться (например, при добавлении туфа и трасса нужно меньше влаги).

Состав, виды

Цемент пуццолановый приобретает свои гидрофобные свойства за счет особого состава. В него входят:

• клинкер — 65-80%;
• активные добавки — 20-35%;
• вспомогательные присадки — 0-5%.

На качестве бетонной смеси отражаются характеристики активных соединений.

• обожженный сланец;
• зола уноса;
• пемза;
• пуццолана;
• доменный шлак;
• известь;
• микрокремнезем.

В зависимости от характеристик добавок выделяются следующие виды цемента:

• пуццолановый;
• известково-зольный;
• известково-глинистый.

Классический цемент с пуццоланой рекомендуется применять для возведения конструкций, которые будут располагаться под водой или под слоем грунта, т. к. он отличается низкой воздухостойкостью. Длительный контакт с водой повышает прочность конструкции.

Характеристика и состав

Пуццолановый портландцемент делают на базе традиционного цементного клинкера. Это обожженная смесь известняка и глины. Минеральный композит, входящий в готовый продукт, содержит гипс и вулканические породы. Первые отвечают за скорость отвердевания бетона, вторые определили название группы вяжущих веществ. Пропорционально состав выглядит так (в %):

• клинкер — 65-80;
• активные компоненты (пуццолан, зола уноса, микрокремнозем и обожженный сланец) — 20-35;
• присадки для улучшения тех или иных показателей — до 5.

На фоне традиционного серого портландцемента пуццолановый имеет более светлый оттенок. Отмечается меньшее выделение тепла при застывании раствора, лучшая устойчивость к образованию трещин, высокая адгезия к металлу. А также превосходство отражается в себестоимости изготовления вяжущего.

Примечательно, что приготовление связующего компонента и рабочих смесей возможно непосредственно на строительной площадке. Для этого нужна специальная установка для помола и сушки заготовки, что в сумме не значительно сказывается на себестоимости готового продукта. Так на крупных объектах корректируется состав требуемых материалов. Важен момент свежести ресурсов, так как они имеют короткий период сохранения заявленных по ГОСТУ качественных показателей.

Технические свойства

Наиболее востребованным считается пуццолановый цемент ЦЕМ ll/А-П 42,5Н, что объяснимо отличными физико-механическими свойствами бетона на этом связующем.

Технические характеристики композита представлены ниже:

• прочность на сжатие по прошествии 28 дней — 42,5-62 МПа (образец площадью 1 кв.см способен выдержать от 425 до 620 кг);
• прочность на изгиб — 6,8 МПа;
• масса кубометра после высыхания в среднем составляет 2,8 тонны;
• объемный вес уплотненной массы находится в диапазоне от 1200 до 1600 кг/куб.м;
• период схватывания раствора с момента приготовления; начало через 45-60 минут, окончание спустя 4,5-12 часов.

В сухом виде вяжущий компонент и смеси на его основе могут храниться всего 6 месяцев. При этом качество остается неизменным 4-6 месяцев. При этом важны герметичность заводской упаковки и соблюдение правил хранения материалов.

Область применения

Применение пуццоланового цемента главным образом обосновано стойкостью материала к влаге и сульфатам. Также набор прочности происходит во влажной среде значительно лучше, чем на воздухе. Эти свойства актуальны для возведения конструкций в грунте и воде.

К ним относятся:

• гидротехнические сооружения (плотины, шлюзы, мостовые опоры);
• судостроительные доки;
• набережные и тоннели.

Растворы из композита с содержанием пуццолана используют для устройства инженерных коммуникаций (водопроводная и канализационная система). Они актуальны в строительстве шахт и подземных резервуаров, бункеров.

Для бетона характерна высокая прочность, поэтому он применим для отливки фундаментов монолитного и сборного типа. Стоит отметить допустимость регионов с грунтовыми водами, в которых повышенный уровень вредных примесей. На солончаковых и заболоченных участках возводят системы орошения либо осушения.

Недостатки

Для пуццоланового цемента характерна низкая воздухостойкость. Проявляется свойство в медленном затвердевании (может прекратиться), плохом наборе прочности, большой усадке. Эти моменты ограничивают применение материалов на его основе в строительстве наземных конструкций.

Достоинства и недостатки

У этого цемента имеются некоторые преимущества и минусы.

Плюсы:

1. Данный тип раствора отличается высокой способностью сцепляться с арматурой при заливке железобетонных конструкций.
2. К преимуществам этого материала относится и минимальный риск возникновения трещин в готовой поверхности. Конструкции, возведенные с применением пуццоланового цемента, отличаются длительным сроком эксплуатации. Материал является экономичным, т.к. выход раствора из компонентов, применяемых для его изготовления, большой.
3. Бетонная поверхность, возведенная с применением данного вида раствора, хорошо подвергается дальнейшей шлифовке. Застывшая поверхность отличается высокой устойчивостью к воздействию минерализованных и пресных вод.
4. Конструкции, сделанные с применением пуццоланового цемента автоклавным методом, отличаются более высокой прочностью в сравнении с простыми бетонными. Кроме того, присутствующие связывающие вещества обеспечивают быстрое схватывание при заливке.

Однако данный строительный материал имеет и ряд недостатков:

1. Отличается низкой воздухостойкостью. Таким образом, он не рекомендован для возведения наземных конструкций. В этих условиях затвердение бетона может прекратиться. Кроме того, велика вероятность оседания надземной конструкции и появления других дефектов, которые могут сделать дальнейшую эксплуатацию невозможной.
2. Изготовление раствора требует использования большого количества воды.
3. Готовый состав отличается небольшим сроком хранения. Поэтому его необходимо использовать сразу после изготовления, т.к. при длительном хранении он утрачивает свои свойства.
4. Недостатком данного материала выступает низкая устойчивость к перепадам влажности. Кроме того, данный портландцемент отличается низкой устойчивостью к перепадам температур.

Смотри также:

1. Бетоны и бетонные смеси
2. Бетоны
   (по ГОСТ 25192-82)
3. Бетоны ячеистые.
   (по ГОСТ 25485 89)
4. Бетоны легкие.
   (по ГОСТ 25820-89)
5. Добавки для бетонов по ГОСТ 24211-91.
   Общие технические сведенья
6. Гипсовые вяжущие материалы
7. Облицовочные материалы из природного камня
8. Плиты облицовочные пиленые (по ГОСТ 9480)
9. Архитектурно-строительные изделия из природного камня (по ГОСТ 23342)
10. Камни бортовые из горных пород (по ГОСТ 6666)
11. Плиты декоративные на основе природного камня (по ГОСТ 24099)
12. Щебень и песок декоративные из природного камня (по ГОСТ 22856)
13. Камень брусчатый для дорожных покрытий.
    Технические условия (по ГОСТ 23668-79)
14. Стеклорубероид. Технические условия.
    (по ГОСТ 15879-70)
15. Физико-механические свойства строительных материалов

Как изготовить сульфатостойкий бетон?

Приготовление сульфатостойкого бетона мало чем отличается от производства обычного бетонного раствора. Для изготовления смеси понадобится песок, цемент в пропорциях один к трем

Перед добавлением минеральных добавок важно проверить их влияние на строительный материал. Все технологические компоненты должны быть подтверждены испытаниями

Также при изготовлении бетона используют гипсовый камень, воду, клинкер или другие материалы с содержанием сульфата кальция. Применение такого цемента по карману не каждому, поэтому используется он не так часто, как обычный бетон, но и характеристики его несравнимы с простой бетонной смесью.

Сравнительные характеристики пуццоланового портландцемента и простого цемента

Предварительно добавку высушивают. ее составляет 20—50% от веса смеси.

Для изготовления этого цемента следует применять клинкер повышенного качества. При помоле для регулирования схватывания цемента к нему добавляют, как и обычно, двуводный гипс. На производство этого цемента расходуется меньше топлива, и себестоимость его ниже, чем обыкновенного цемента.

Свойства цемента.

Пуццолановый портландцемент светлее, чем обыкновенный цемент. Удельный вес (около 2,8—2,9) и объемный вес его меньше, чем у обыкновенного цемента.

При одинаковой весовой дозировке пуццолановый портландцемент дает более высокие выход и плотность теста, раствора и бетона, чем обыкновенный цемент, вследствие чего растворы и бетоны получаются более водонепроницаемыми.

Чтобы получить тесто нормальной густоты, в пуццолановый портландцемент нужно добавлять больше воды (до 30—40%), причем он образует более вязкую смесь, чем обыкновенный цемент.

В силу этого понижается одвижность бетонных смесей; во избежание такого явления приходится немного (на 5—10%;) увеличивать расход цемента в бетоне или вводить пластифицирующую добавку.

Тонкость помола, сроки схватывания и равномерность изменения объема у описываемого цемента должны быть такие же, как и у обыкновенного цемента; практически же схватывание происходит медленнее.

В зависимости от прочности пуццолановые портландцемента бывают

пяти марок: 200, 250, 300, 400 и 500. Наши заводы выпускают этот цемент для строительства крупнейших гидротехнических сооружений.

Для данного цемента согласно ГОСТ предел прочности при сжатии и растяжении образцов из стандартного раствора жесткой консистенции с нормальным песком в пропорции 1 :3 (по весу) должен быть не ниже величин, приведенных в таблице 1.

Где применяют

Пуццолановый цементный раствор имеет крайне ограниченный круг использования. Сферы применения данного строительного материала обусловлены его особыми свойствами. Он отличается более светлым оттенком в сравнении с другими видами цемента.

При схватывании и дальнейшем отвердении цементный раствор, включающий синтетический связующий компонент, не выделяется большого количества тепла — данный эффект особенно важен при возведении объемных конструкций летом. Кроме того, этот бетон отличается повышенной устойчивостью к соединениям сульфата и влаги.

Кроме того, этот материал может быть использован для возведения подземных водопроводных и канализационных сооружений. Нередко он применяется при строительстве стволов шахт, тоннелей, подземных бункеров и емкостей.

Его можно использовать для формирования конструкций, предназначенных для оросительных и осушительных целей. Материал этого вида также рекомендуется применять для возведения жилых домов и зданий промышленного назначения, которые будут подвергаться воздействию грунтовых вод, содержащих агрессивные примеси.

Эту разновидность бетона специалисты советуют использовать для возведения только защищенных от перепадов температур цокольных этажей, подвалов, фундаментов, которые будут контактировать с влагой.

Технические характеристики по ГОСТ

Государственные стандарты устанавливают требования к составу, прочности, скорости отвердевания пуццоланового портландцемента. Соответствие всех характеристик, указанным в ГОСТе параметрам, обязательно соблюдать при производстве и дальнейшей реализации готовой продукции.

Технические характеристики пуццоланового портландцемента

Наименование параметра	Значение параметра
Плотность (усредненная)	2800 кг/м3
Объемный вес, уплотненный материал	от 1200 до 1600 кг/м3
Объемный вес, рыхлый материал	от 800 до 1000 кг/м3
Изгибная прочность	6,8Мпа
Прочность сжатия (в зависимости от марки)	от 42,5 до 62,5МПа
Тонкость помола (сито №008)	10%
Начало отверждения	45 минут
Окончание отверждения	12 часов
Достижение максимальной прочности	28 суток
Срок хранения на сухом складе	6 месяцев

Необходимо, чтобы цемент сохранял эксплуатационные характеристики в течение всего срока хранения. Для этого в местах хранения материала следует принимать соответствующие защитные меры. Основные требования: обезопасить цемент от загрязнений и влаги, а также от смешивания с другими марками.

Где применяют пуццолановый цемент

Высокая сульфатостойкость и высокая водостойкость являются определяющими факторами области применения цемента этого вида:

• Строительство подводных и подземных элементов гидротехнических сооружений работающих в условиях отмывания морской и пресной воды: судоремонтные доки, защитные молы, плотины, шлюзы и набережные.
• Инженерные сети: канализационные и водопроводные сооружения.
• Строительство тоннелей, стволов шахт, подземных емкостей.
• Возведение оросительных и осушительных конструкций на солончаковых и заболоченных грунтах.
• Строительство монолитных или сборных фундаментов жилых и промышленных зданий в условиях воздействия грунтовых вод содержащих высокий уровень вредных примесей.
• Производство ЖБИ использующее технологию пропаривания.

Кроме стандартных компонентов, в его состав входят: трепел, туфа, опока, пуццоланы и прочие, в определенном соотношении. Общей составляющей является кремнезем, находящийся в аморфном состоянии.

Материал отличается улучшенными свойствами и показателями водостойкости, гидравлических свойств и устойчивости к коррозии. Выпускается 300 и 400 марки. Сфера использования портландцементов с пуццоланой: возведение масштабных конструкций из бетона, находящиеся в воде, земле, а также в других условиях, где преобладает повышенная влажность.

Нормативная документация по выпускаемым цементам

Вид клинкера	Вид цемента	Марка (класс)	Нормативный документ
Портландцементный	Портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент	от М300 до М600	ГОСТ 10178-85
Портландцементный	ЦЕМ I — портландцемент; ЦЕМ II — портландцемент с минеральными добавками; ЦЕМ III — шлакопортландцемент; ЦЕМ IV — пуццолановый цемент; ЦЕМ V — композиционный цемент.	Классы 22,5; 32,5; 42,5; 52,5	ГОСТ 31108-2003
Портландцементный	Сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент	от М300 до М500	ГОСТ 22266-94
Портландцементный	Портландцементы белые	М400; М500	ГОСТ 965-89
Портландцементный	Портландцементы цветные	от М300 до М500	ГОСТ 15825-80
Портландцементный	Цемент для строительных растворов	М200	ГОСТ 25328-82
Портландцементный	Цемент напрягающий	М400; М500	ТУ
Глиноземистый	Глиноземистый цемент (ГЦ); высокоглиноземистый цемент I (ВГЦ I); высокоглийоземистый цемент II (ВГЦ II); высокоглиноземистый цемент III (ВГЦ III);	Классы 40; 50; 60 35 25; 35 25	ГОСТ 969-91
Глиноземистый	Гипсоглиноземистый расширяющийся	280	ГОСТ 11052-74

С 01.03 2002 введен в действие ГОСТ 30744-2001 на испытания цемента, гармонизированный с европейским стандартом EN 196 -1, в котором предусмотрено использование для испытаний полифракционного песка по ГОСТ 6139. При замене песка на полифракционный фактическая активность цемента повышается ориентировочно на одну марку. Однако испытания активности при В/Ц = 0,5 вместо 0,4 приводят к снижению показателя прочности, так что фактически марка цемента в связи с изменениями в стандартах практически не изменится. ГОСТ 30744 действует параллельно с ГОСТ 310.1—310.4 и должен использоваться при поставках цементов по нормам EN197-1.

С 01.09.2004 введен стандарт 31108—2003 «Цементы общестроительные», который предусматривает: деление цементов по вещественному составу на пять типов:
Цем I — портландцемент;
Цем II — портландцемент с минеральными добавками;
Цем III — шлакопортландцемент;
Цем IV — пуццолановый цемент;
Цем V — композитный цемент;
нормирование прочности только классами по прочности 22,5; 32,5; 42,5; 52,5;
нормирование прочности в 2, 7 (для классов 22,5 и 32,5) и 28 сут;
Введение ГОСТ 30744 устанавливает для цементов, производимых отечественной промышленностью, такие же методы оценки показателей качества, какие приняты в странах Европы.

Методы определения активности цемента по стандартам различных стран мира

Показатели	ГОСТ 310.4	ГОСТ 30744	Германия	Велико британия	ЕС	США	Япония	Китай
В/Ц	0,40	0,50	0,50	0,40	0,50	0,485	0,65	0,44
Тип песка	монофрак ционный	полифрак ционный	полифрак ционный	монофрак ционный	полифрак ционный	двухфрак ционный	монофрак ционный	двухфрак ционный
Размер зерен песка, мм	0,5 — 0,9	0,08 — 2,0	0,08 — 2,0	0,6 — 0,85	0,08 — 2,0	0,15 — 0,6	0,1 — 0,3	0,25 — 0,65
Соотношение Ц : П	1 : 3	1 : 3	1 : 3	1 : 3	1 : 3	1 : 2,75	1 : 2	1 : 2,5
Способ уплотнения	вибро площадка	встряхив. стол	встряхив. стол	вибро площадка	встряхив. стол	штыкование	штыкование	вибро площадка
Образцы, размер, мм	балочки 40x40x160	балочки 40x40x160	балочки 40x40x160	кубы 70,7	балочки 40x40x160	кубы 50	балочки 40x40x160	балочки 40x40x160
Сроки испытаний, сут	(3); 28	(2,7); 28	(2,7); 28	(3); 28	(2,7); 28	(3,7); 28	(3,7); 28	(3,7); 28

Как расшифровать маркировку цемента

Цемент – это вяжущий порошок, применяемый для изготовления стройматериалов, строительства зданий и других конструкций. Производится из клинкера, известняка, различных минералов и гипса.

От состава и пропорций компонентов зависит область использования, характеристики и свойства цемента. Наиболее распространенным является портландцемент.

Для его производства к глине добавляется известняк.

Характеристики цементного порошка

На цементную конструкцию, которая уже затвердела, постоянно воздействует окружающая среда. Так, если она расположена на улице, то на нее попадают осадки, соли. Она замерзает и оттаивает.

Чтобы улучшить устойчивость к коррозии, к цементному порошку на этапе производства добавляются полимерные добавки. Они уменьшают степень микропористости, делая материал более надежным.

От такого параметра как тонкость помола зависит не только цена вяжущего компонента, но и его качество. Чем меньше фракции, тем лучше получится исходный материал.

Процесс затвердевания мелкофракционного портландцемента происходит значительно быстрее, чем порошка с крупными частицами.

Чтобы цемент имел оптимальные характеристики, смешиваются разные фракции.

Один из главных параметров, на который следует обращать внимание при выборе портландцемента, – это степень морозоустойчивости. Чем больше циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, тем дольше прослужит построенная из него конструкция, и тем меньше ремонта она будет требовать

От этой характеристики полностью зависит область применения цемента. Каждый раз, когда бетон замерзает, вода, содержащаяся в нем, расширяется и разрушает его изнутри.

Чтобы улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, абиетат натрия или нейтрализованный древесный пек.

Различается цемент и по прочности. Для определения марки приготавливается раствор из одной части цементного порошка и трех частей кварцевого песка. Все тщательно перемешивается до однородной консистенции и заливается в форму.

Через 28 суток тестовый образец укладывается под пресс и давится. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Для ее определения тестируется 6 пробников. Из 4 лучших вычисляется среднее арифметическое.

Полученный результат считается его маркой по прочности. Измеряется этот показатель в МПа и кг/см2.

Еще одна характеристика, от которой зависит область применения цементного порошка – время схватывания. Этот параметр особенно важен в условиях, где требуется аварийный ремонт или в холодном климате.

При оптимальных условиях и правильном замешивании цементный раствор схватывается через 45 минут.

Достоинства и недостатки

Пуццолановый портландцемент имеет массу преимуществ по сравнению с классическими видами цементов:

• экологически чистый состав, использование натурального переработанного сырья для производства;
• пригодность для изготовления бетона, а также для нанесения и армирования швов, для приготовления штукатурки благодаря тонкости помола;
• невысокая стоимость пуццолана, что положительно влияет на конечную цену цемента;
• устойчивость к действию пресных и минерализованных (сульфатных) вод;
• минимальная усадка, низкий риск появления трещин, полостей и ячеек;
• значительный уровень адгезии со строительными материалами;
• прочность, износостойкость, долгий срок службы;
• легкость обработки;
• небольшой расход смеси.

Среди недостатков пуццоланового портландцемента следует назвать сниженный уровень начального упрочнения, что влияет на сроки снятия опалубки. Для разведения материала потребуется больше воды.

Пуццолановый портландцемент

Данный вид цемента производится из портландцементного клинкера, гипса и добавок с пуццоланическими свойствами. Эти добавки при реакции с известью проявляют гидравлические свойства и образуют низкоосновные гидросиликаты кальция. В результате, структура затвердевшего материала значительно отличается от раствора на обычном портландцементе. Более подробно о свойствах пуццолан можно найти в ГОСТ 31108-2016.

Отличие структуры пуццоланового цемента (ПЦЦ) заключается в повышенной плотности раствора в затвердевшем виде. Это приводит к увеличению водостойкости и водонепроницаемости бетонов из такого цемента. Химический состав ПЦЦ требует обязательного твердения в условиях повышенной влажности или в воде. На сухом воздухе процесс образования кристаллов может очень замедлиться или вовсе прекратиться. В результате сухого твердения возникают сильные усадочные деформации.

Добавлением специальных активных гидравлических компонентов можно добиться повышения усадки и набухания материала в 1,5 раза, в сравнении с портландцементом. Пуццолановый портландцемент обладает активной реакцией на температуру, в которой протекает схватывание раствора. При низких температурах ему требуется значительно больше времени на твердение, чем обычному цементу. В то же время, ПЦЦ выделят меньшее количество тепла и лучше подходит для заливки крупногабаритных сооружений.

Повышенная водостойкость пуццоланового цемента делает его отличным материалом для изготовления бетонных конструкций, которые постоянно находятся в контакте с водой. Его применяю при возведении плотин, портов, каналов и других гидротехнических сооружений. Однако, материал не предназначен для эксплуатации в морской воде. Применение ПЦЦ возможно только для бетонирования изделий и конструкций, которые будут функционировать в пресных водах.

Пуццолановый цемент целесообразно использовать для всех видов конструкций и сооружений, которые требуют максимально защиты от разрушающего действия пресной воды. Сюда входят подземные тоннели, подвальные помещения в зданиях с высоким уровнем грунтовых вод, фундаменты во влажном грунте, а также шахты.

Несмотря на отличные показатели водостойкости, ПЦЦ нельзя использовать в условиях постоянных перепадов влажности и температуры. Бетоны на таком цементе имеют сниженные показатели морозостойкости и воздухостойкости. В конструкциях, которые твердеют на воздухе, использование ПЦЦ нецелесообразно. Пуццолановый цемент плохо сопротивляется воздействию раствор кислот, щелочей и обладает низкой скоростью твердения.