§ 23. Разновидности портландцемента

Для удовлетворения требований современного строительства к цементам промышленность на основе портландцементного клинкера выпускает различные виды портландцемента.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается быстрым ростом прочности в первые дни твердения. Выпускают БТЦ двух марок: 400 и 500, которые в трехсуточном возрасте должны иметь предел прочности при сжатии соответственно не ниже 25 и 28 МПа.

В составе БТЦ преобладают активные минералы: трехкальциевый силикат C₃S - 50...55% и трехкальциевый алюминат С₃А - 5...10%. Тонкость помола у БТЦ выше, чем у обычного портландцемента (удельная поверхность до 5000 см²/г), поэтому при хранении он, впитывая пары воды из воздуха, комкуется и быстро теряет активность. БТЦ применяют для бетонов сборных конструкций с повышенной отпускной прочностью и монолитных конструкций.

Пластифицированный портландцемент получают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофильные поверхностно-активные вещества (например, сульфитно-спиртовую барду ССБ) в количестве 0,15...0,25%. Такой цемент значительно повышает пластичность бетонных и растворных смесей по сравнению с обычным портландцементом при одинаковом расходе воды. Это позволяет уменьшить расход портландцемента, повысить прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Гидрофобный портландцемент получают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофобные поверхностно-активные вещества ПАВ (0,05...0,5% от массы цемента), образующие на зернах цемента водоотталкивающие пленки. В качестве таких добавок используют главным образом отходы переработки нефти (мылонафт, асидол). Гидрофобный цемент впервые был предложен в СССР в годы Великой Отечественной войны проф. М. И. Хигеровичем.

Гидрофобный портландцемент благодаря наличию защитных пленок при хранении и транспортировании даже во влажных условиях не намокает, не комкуется и почти не теряет своей активности. При перемешивании гидрофобного цемента с водой и заполнителями ПАВ сдираются с цементных зерен и переходят в состав бетона или раствора. Поэтому бетонные и растворные смеси на гидрофобном цементе отличаются повышенной пластичностью, а после затвердевания - повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Применяется гидрофобный цемент в тех случаях, когда трудно обеспечить необходимые условия хранения обычного цемента.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого силиката C₃S (не более 50%) и трехкальциевого алюмината С₃А (не более 5%). При таком составе цемента уменьшается возможность образования в цементном камне гидросульфоалюмината кальция ("цементной бациллы") и тем самым повышается стойкость бетона к сульфатной коррозии. Кроме того, сульфатостойкий цемент характеризуется пониженным тепловыделением при твердении. Сульфатостойкий цемент выпускают марки 400.

Белый портландцемент получают из белых каолиновых глин и чистых известняков или мела с минимальным содержанием окислов железа, марганца и хрома. В таком цементе практически нет алюмоферрита кальция C₄AF, имеющего серо-зеленый цвет. На основе белого цемента и щелочестойких пигментов (сурика, ультрамарина и др.) получают цветные цементы. Марки таких цементов 300, 400 и 500. Применяют белый и цветные цементы для отделочных работ.

Шлакопортландцемент получают путем совместного помола доменного гранулированного шлака (21...80%), портландцементного клинкера (79...20%) и гипса (не более 5%).

Доменный шлак - отход производства чугуна (на 1 т чугуна приходится около 0,6 т шлака), поэтому шлакопортландцемент экономически выгоднее, чем портландцемент. Выпуск шлакопортландцемента в СССР составляет около ¹/₃ от общего выпуска цемента. Химический состав доменного гранулированного шлака близок к составу клинкера. К самостоятельному твердению шлак не способен, но в присутствии портландцемента и гипса он проявляет вяжущие свойства.

Шлакопортландцемент выпускают трех марок: 300, 400 и 500. По коррозионной стойкости и водостойкости он превосходит обычный портландцемент, но твердеет несколько медленнее и при этом выделяет меньше теплоты. Недостаток шлакопортландцемента - пониженная, по сравнению с обычным портландцементом, морозостойкость.

Пуццолановый портландцемент получают либо путем совместного помола портландцементного клинкера (75... 60%), активной минеральной добавки (20...40%) и небольшого количества гипса, либо тщательным смешиванием этих же компонентов, но предварительно каждый из них измельчают.

К активным минеральным добавкам относятся: вулканические туфы, пеплы и пемзы, диатомит, трепел, опока, золы ТЭС и другие вещества. Активные добавки связывают выделяющийся при твердении цемента Са(ОН)₂ в нерастворимые гидросиликаты (см. § 20), благодаря чему повышается водостойкость и коррозионная стойкость цементного камня. Пуццолановые цементы отличаются низким тепловыделением при твердении и пониженной скоростью твердения. Морозо- и воздухостойкость пуццолановых цементов ниже, чем портландцемента. Пуццолановый портландцемент выпускают трех марок: 200, 300 и 400.

Пуццолановый портландцемент применяют для гидротехнического строительства, а также для подземных и подводных сооружений. Пуццолановый портландцемент еще в большей степени, чем шлакопортландцемент, нуждается в увлажнении во время твердения.

Цементы для строительных растворов (кладочные цементы) - это как бы разбавленный портландцемент. Содержание клинкера в таких цементах 20...30%, а остальная часть цемента состоит из молотых активных и инертных (известняк, песок) добавок. Марка кладочных цементов 150. Такие цементы применяют для кладочных и штукатурных растворов. Использование кладочных цементов дает экономию цементного клинкера - наиболее дорогой части цементов.