Где применяют сульфатостойкий цемент
Соли серной кислоты (сульфаты), содержащиеся в грунте или воде, при контакте с бетоном вступают в реакцию с гидроксидом кальция и алюминатными составляющими цементного камня. Это вызывает постепенное разрушение конструкций. Интенсивность процесса зависит, прежде всего, от количества алюмосодержащих компонентов.
В производстве бетонных смесей, устойчивых к коррозии этого типа, в качестве вяжущего вещества используют специальный сульфатостойкий цемент (ГОСТ 22266-2013).
Виды цемента
Главное отличие цементов, повышающих устойчивость бетона к воздействию солей серной кислоты — особый химический состав клинкера, идущего на их изготовление. Содержание трехкальциевого алюмината, оксидов магния и алюминия в нем понижено.
Классификация по составу
Сульфатостойкие цементы по составу относят к 4 типам:
- ЦЕМ I — портландцемент;
- ЦЕМ II/А — смесь портландцемента с добавками (содержание до 20%);
- ЦЕМ II/B — смесь портландцемента с добавками (содержание от 21 до 35%);
- ЦЕМ III/A — шлакопортландцемент (содержание шлака от 36 до 65%).
В качестве дополнительных компонентов используют гранулированные доменные шлаки, пуццолану, их смеси с микрокремнеземом.
Классификация по прочности
По прочности на сжатие цементы разделяют на классы и 2 подкласса, сульфатостойкие выпускают только 4 видов.
Таблица 1. Минимальная прочность на сжатие цементов, повышающих устойчивость бетона к сульфатной коррозии (МПа)
| Класс | Подкласс | 2 сутки | 7 сутки | 28 сутки |
| 32,5 | Н | – | 16 | 32,5 |
| Б | 10 | – | 32,5 | |
| 42,5 | Н | 10 | – | 42,5 |
| Б | 20 | – | 42,5 |
Подклассы: Н — нормальнотвердеющий; Б — быстротвердеющий.
Маркировка сульфатостойкого цемента
Обозначение вида цемента наносят на боковую поверхность каждого мешка. Если материал расфасован в мягкие контейнеры, то используют несмываемую краску или вкладывают заполненную этикетку в специальный карман.
Цемент, упакованный в небольшие прозрачные пакеты, маркируют обычным способом или помещают этикетку между слоями полиэтилена. Если пакетов много и они уложены в общую тару, то надписи наносят и на нее, дополнительно указывая количество упаковок.
Маркировка цемента состоит из его наименования, типа, вида добавки, класса и подкласса прочности. Для материала с повышенной устойчивостью к воздействию солей серной кислоты в конце ставят СС — сульфатостойкий. Завершают маркировку обозначением стандарта, по которому изготовлен цемент.
Пример: сульфатостойкий портландцемент ЦЕМ II/A-П 32,5Н СС ГОСТ 22266-2013. Расшифровка: материал на основе портландцемента, с добавлением до 20% пуццоланы, класса прочности 32,5, нормальнотвердеющий, сульфатостойкий, характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 22266-2013.
Дополнительно могут быть отражены особые свойства материала, приобретенные за счет внесения специальных добавок или снижения содержания некоторых компонентов:
- ПЛ — пластифицированный;
- ГФ — гидрофобизированный;
- НЩ — низкощелочной.
Указанные свойства могут дополнять друг друга — например: низкощелочной пластифицированный (НЩ ПЛ).
Сферы применения
Основное назначение бетона на сульфатостойком цементе — строительство подземных и подводных конструкций: фундаментов, опор мостов и других гидротехнических сооружений, свай, метрополитенов, бассейнов, колодцев и т. п. Подходящий тип вяжущего компонента смеси определяют с учетом дополнительных характеристики среды.
Таблица 2. Рекомендации по применению сульфатостойких цементов в средах, агрессивных по содержанию сульфатов
| Особенности среды, в которой будет находиться конструкция | Без особенностей | Периодическое замораживание/оттаивание или увлажнение/высыхание | Требуется пониженное тепловыделение |
| Портландцемент | + | + | + Необходим контроль тепловыделения |
| Смесь портландцемента со шлаками (от 20%) | + | Только 32,5Б и 42,5Н | + |
| Смесь портландцемента с пуццоланой (до 20%) | + | Не рекомендуется, но допускается после испытаний и только 32,5Б и 42,5Н | + |
Строительные растворы на основе цементов СС не готовят.
Производители сульфатостойкого цемента в России
Перечень российских цементных заводов, выпускающих сульфатостойкий портландцемент и шлакопортландцемент (по состоянию на июль 2019 г):
- Подольский;
- Вольский — АО «ХайдельбергЦемент Волга», находится в Саратовской области;
- Мордовцемент — входит в состав холдинга «ЕВРОЦЕМЕНТ груп»;
- Красноярский;
- Магнитогорский;
- Новотроицкий — Оренбургская область;
- Серебряковский — Волгоградская область;
- Теплоозерский — г. Владивосток;
- Тимлюйский — Бурятия;
- Якутский.
Необходимо уточнять — производят ли это вид цемента на ближайшем к конкретной стройплощадке заводе.
Заключение
Сульфатостойкий цемент отличается от обычного химическим составом. Этот материал идет на изготовление бетона для строительства конструкций, которые будут постоянно подвергаться воздействию воды или грунта с высоким содержанием солей серной кислоты. Его применение замедляет развитие коррозии, продлевает срок эксплуатации сооружений.
Источник
Особенности сульфатостойкого цемента
Бытует мнение, что железобетонные изделия являются самыми прочными и долговечными. Однако подобная формулировка является заблуждением. При несоответствующих условиях эксплуатации конструкции из бетона также подвержены серьезным деформациям и повреждениям. На них оказывают негативное воздействие сильные морозы, оседание слоев почвы, кислородное окисление, атмосферные осадки и влияние различных химических веществ.
Лучшим вариантом для строительства считается сульфатостойкий цемент. Наибольшую популярность данный строительный материал получил в тех регионах, где погодные условия оставляют желать лучшего. Это касается территорий, для которых характерными особенностями являются резкие перепады температур и большое количество выпадающих осадков.
Что это такое?
Сульфатостойкий цемент или портландцемент – это специальный строительный материал, который отличается от привычного аналога и является устойчивым к негативным воздействиям химических соединений и переменчивым капризам природы. Основная область применения портландцемента включает в себя постройку насосных станций, водосбросных и водовыпускных сооружений. Бетон и сваи из цинк-сульфатного стройматериала используются для постройки большинства промышленных конструкций.
Сульфатостойкий цемент достаточно медленно застывает, но в затвердевшем состоянии имеет очень высокую плотность. Последний фактор является его основным достоинством среди других строительных материалов.
По своему составу сульфатостойкий цемент разделяется на следующие разновидности:
- пуццолановый портландцемент;
- сульфатостойкий шлакопортландцемент;
- сульфатостойкий портландцемент;
- сульфатостойкий портландцемент с добавлением минеральных веществ.
Теперь рассмотрим вкратце каждый из этих строительных материалов:
- Пуццолановый портландцемент содержит смесь из гранулированного доменного шлака и пуццоланов. Под последними подразумеваются продукты вулканического происхождения в виде пепла, туфа и пемзы. Пуццоланы являются активными минеральными добавками при изготовлении портландцемента. Этот строительный материал сравнительно плохо переносит режим попеременного увлажнения и высыхания, а также оттаивания и резкого замораживания.
- Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливается путем смешивания клинкера с доменным шлаком в гранулированном виде (примерно 50-60%) и незначительным количеством гипса. Шлак, который используют для производства, должен содержать ограниченное количество оксида алюминия (приблизительно до 10-12%). Сульфатостойкому шлакопортландцементу присваиваются марки М300 и М400. Он относительно устойчив по отношению к воздействию сульфатов, однако плохо переносит сильные морозы.
- Сульфатостойкий портландцемент имеет марку М400. Он склонен к медленному затвердеванию и низкому тепловыделению. Является универсальным и выдерживает любые виды температурных режимов и влажности.
- В сульфатостойкий цемент с минералами добавляется около 15-20% от общей цементной смеси доменного шлака в гранулах или 5-10% минеральных веществ. Этот вид стройматериала выпускается с марками М400 и М500. Сульфатостойкий цемент с минеральными добавками отлично подходит для сооружения различных конструкций, имеет повышенную морозостойкость и устойчивость к сильной влажности и засухе.
Применение
За счет основных компонентов портландцемента, которые можно охарактеризовать, как устойчивые к неблагоприятным факторам природы и вредным химическим соединениям, строения, созданные с его применением, являются долговечными и прочными.
Портландцемент используется для создания сульфатостойкого бетона, а также следующих конструкций:
- сульфатостойкие сваи;
- железобетонные сооружения;
- мостовые опоры;
- гидротехнические постройки.
Отдельное внимание следует уделить сульфатостойким сваям, чтобы понять, что это такое. Сваи – это изделия, представляющие собой большие стержни, которые производятся из портландцемента. Их основное применение – укрепление конструкций и создание прочной опоры при возведении фундамента.
Качество данных изделий всецело влияет на долговечность и безопасность построек. Сваи закапывают глубоко в почву. Они устойчивы к влаге, осадкам, грунтовым водам и химическим элементам, находящимся в покровах почвы. Чаще всего служат для сооружения крупногабаритных мостов, гидротехнических станций и дамб.
Сульфатостойкий бетон можно сделать даже из обычного цемента, если в раствор включить минеральные добавки. Однако лучше использовать портландцемент при создании смеси для сульфатостойкого бетона. Это увеличит прочность сооружения на всех этапах начиная с процесса бетонирования и заканчивая гарантированной защитой на протяжении всего срока эксплуатации железобетонного изделия.
Состав клинкера
Клинкер является промежуточным изделием при производстве портландцемента. Впервые о нем услышали в 1817 году, когда французский инженер Луи Вика изобрел цементный клинкер. Данное полезное открытие помогло впоследствии в 1840 году создать искусственный цемент (портландцемент).
В состав сульфатостойкого цемента входят компоненты дробленого клинкера, состоящего из минералов. При производстве материала в обязательном порядке учитываются точные дозировки всех необходимых компонентов. Как правило, готовая продукция содержит 5% алюмината и 50% силиката. Данное соотношение обусловлено тем, что в самих слоях почвы и выпадающих атмосферных осадках уже имеется достаточно много сульфатных соединений.
При вступлении в реакцию с алюминатом начинается разрушение сульфатов и, как следствие, деформация самого сооружения. По этой причине в исходном сырье для производства портландцемента должно присутствовать лишь небольшое количество алюминатной фазы.
На основной состав клинкера большое влияние оказывает не только исходное сырье, но и условия изготовления. Когда сырье обжигают, то примеси в нем размещаются хаотично. Данный фактор создает переменчивую структуру клинкерных фаз. Под последними принято подразумевать базовые минералы: алит и белит.
- Алит представляет собой важный минерал, имеющий большое значение в составе клинкера. Он быстро затвердевает и имеет высокую прочность. Алит проявляет большую активность в соединении с водой.
- Белит по своей реакции менее активен в отличие от алита. Также его тепловыделение меньше в два раза чем у главного минерала клинкера – алита. Белит медленно застывает и за счет этого обеспечивает высокую прочность материала.
Осноовным промежуточным веществом, участвующим в создании цементного клинкера, является трехкальциевый алюминат. Содержание этого вещества в стандартном замесе сульфатостойкого цемента составляет всего 5-10%. Избыточное количество данного материала может спровоцировать, как уже было отмечено выше, сульфатную коррозию. Этот процесс чреват негативными последствиями в виде разрушения структуры бетона и кристаллизации солей на стенках материалов.
Что касается последнего разрушительного воздействия, то кристаллизация оставляет свой след в виде заметного расширения цементного камня в объеме. Иногда влияние сульфатов приводит к формированию гипса, который также способствует значительному расширению камня и постепенному разрушению построек.
Вредное влияние сульфатов на железобетонные конструкции отмечается при поочередном высушивании и увлажнении почвы и самого сооружения. В качестве примера можно привести постоянно изменяющийся уровень воды в реке. Железобетонные сваи, изготовленные из сульфатостойкого цемента, в ходе этого воздействия влаги подвергаются медленному разъеданию структуры материала и изнашиванию конструкций вплоть до полного разрушения.
Выбирая цемент для работы, следует внимательно изучить его основной состав. Важно учитывать, что для каждого конкретного вида почвы нужен особый вид цемента.
Как сделать?
Получение сульфатостойкого цемента возможно двумя методами:
- изготавливают цементный раствор со специальными добавками из минеральных веществ;
- применение особой цинк-сульфатной цементно-песчаной смеси, изготовленной промышленным способом, которая отличается долговечностью и гарантирует защиту сооружения во время всего периода эксплуатации.
При изготовлении растворов следует придерживаться точных соотношений компонентов.
В том случае, если минеральные добавки в несколько раз превышают стандартную норму, прочность раствора значительно снижается, соответственно увеличивается и хрупкость строений, из-за чего происходит их разрушение. Раствор сульфатостойкого цемента обязательно должен соответствовать основным нормам государственных стандартов.
Использование портландцемента является дорогостоящей процедурой, поэтому применяют его не так часто, как простой аналог. Однако сульфатостойкий цемент просто несравним по своим характеристикам с обычным бетонным раствором.
Ведь долговечность портландцемента в несколько раз выше аналогичного показателя обычных материалов. Следует отметить, что его главные отличительные свойства полностью оправдывают высокую стоимость.
Сульфатостойкий цемент надежно защищает здания и постройки от влияния влаги и морозов, повышает износостойкость конструкций. Он также может значительно улучшить качество простого бетонного раствора, в результате чего такой строительный материал прослужит дольше обычного заявленного срока.
О том, как правильнозамешивать цементный раствор, смотрите в видео ниже.
Источник
