Особенности производства бетонной смеси на основе сульфатостойкого шлакопортландцемента

Особенности производства бетонной смеси на основе сульфатостойкого шлакопортландцемента

Анна КОРОТКОВА, технический эксперт AKKERMANN cement

Akkermann_logo.eps

В продуктовую линейку цементов AKKERMANN cement входят специальные цементы, в том числе сульфатостойкий шлакопортландцемент ЦЕМ III/А 32,5Н СС, который рекомендуется к использованию в агрессивной среде по содержанию сульфатов и производится в г. Новотроицке Оренбургской области на цементном заводе ООО «Южно-уральская Горно-перерабатывающая Компания».

Сульфатостойкий шлакопортландцемент ЦЕМ III/А 32,5Н СС производится согласно требованиям ГОСТ 22266-2013. Клинкер, применяемый для его производства, соответствует требованиям ГОСТ по части содержания трехкальциевого алюмината (C3A) – не более 7%, суммы минералов (C3A+С4AF) – не более 22% и оксида магния (MgO) – не более 5% [1]. При таком минералогическом составе уменьшается возможность образования в цементном камне гидросульфоалюмината кальция («цементной бациллы») под действием воды, содержащей сульфат-ион. Кроме того, немаловажную роль в ограничении образования данного нестабильного соединения играет достаточно высокое содержание доменного гранулированного шлака в цементе. Таким образом, повышается стойкость бетона к сульфатной агрессии.

Опытными данными установлено, что в шлаках, применяемых для выпуска сульфатостойкого шлакопортландцемента, должно содержаться не более 8% Al2O3 [2].

Stokgolm.tif

Рисунок 1. Бетонная набережная в Стокгольме, Швеция

Сульфатостойкий шлакопортландцемент применяют для бетонов, работающих в агрессивных по содержанию сульфатов водах. Особенно эффективно его применение для подводных частей массивных речных и морских гидротехнических сооружений (дамб, плотин, тоннелей, каналов, насосных станций, судоходных шлюзов, судоподъемников, волноломов, причалов и т.д.) вследствие оптимального минералогического состава и пониженного тепловыделения при твердении.

Доменные гранулированные шлаки – основной компонент производства шлакопортландцементов, добавляемый в мельницу в процессе помола клинкера. Они являются активной минеральной добавкой, обладающей собственной гидравлической активностью, и способны к самостоятельному, однако довольно медленному твердению, в отличие от минеральных добавок осадочного или вулканического происхождения.

Таблица 1. Технические характеристики цемента ЦЕМ III/А 32,5Н СС

ПараметрыФактические данныеТребования ГОСТ 22266-2013
Начало схватывания2 ч 20 мин.Не ранее 60 мин.
Конец схватывания3 ч 00 мин.
Прочность при сжатии в возрасте 28 сут.39 МПаНе менее 32,5 МПа
Удельная поверхность400 м2/кг
Минералогический состав клинкера C3S (C3A+С4AF) C3A61%
18%
5%

Не более 22%
Не более 7%
Содержание оксидов
MgO
Аl2О3

3%
5%


Доменные шлаки получают как вторичный продукт при выплавке чугуна из железной руды в доменной печи. Режим охлаждения шлака играет решающую роль (наряду с химическим составом) в сохранении его гидравлической активности. Шлаки представляют собой силикатные и алюмосиликатные соединения, среди которых имеется и двухкальциевый силикат, белит С2S – медленно твердеющий минерал, который содержится и в портландцементе.

Основными оксидами, образующими минералы, являются СаО (30-50%), SiO2 (28-30%), Аl2О3 (8-24%), МgО (1-19%), суммарное содержание которых обычно больше 90%. В зависимости от соотношения между основными и кислотными окислами доменные шлаки делятся на основные и кислые [2].

shlak.tif

Рисунок 2. Шлак доменный гранулированный

Техническая характеристика цемента ЦЕМ III/А 32,5Н СС представлена в табл. 1.

В данном исследовании проводились испытания различных классов бетона на основе местных инертных материалов: песка природного среднего 2-го класса Мк-2,1, щебня гранитного кубовидного фр. 5-20 1-й группы по содержанию зерен пластинчатой (лещадной) и угловатой формы с содержанием пылевидных и глинистых частиц до 1%, лещадных и угловатых зерен до 10%, а также суперпластифицирующей добавки с противоморозным эффектом MasterRHEOBUILD 5555 (BASF) и добавки на основе поликарбоксилатных эфиров Криопласт ПК ВКР 210В («Полипласт»). Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Снижение сохраняемости бетонов классов В15-В25 с применением добавки MasterRHEOBUILD 5555 (BASF) можно объяснить ускоряющим эффектом данной добавки и ее, вероятнее всего, нафталинполиметиленсульфонатной основой. Обратный эффект можно наблюдать при использовании добавки на основе поликарбоксилата – достаточно высокая сохраняемость бетонной смеси и при этом повышенная прочность в 28 суток нормального твердения при относительно небольшом для шлакопортландцемента с высоким содержанием шлака расходом цемента. Однако применение поликарбоксилатных добавок зачастую подразумевает использование инертных материалов повышенного качества, постоянных условий и высокой культуры производства бетонных смесей. При отклонении каких-либо из данных факторов от нормы бетонная смесь демонстрирует сегрегацию на жидкую и твердую части, а также повышенное водоотделение вследствие высокого риска передозировки суперпластификатора на поликарбоксилатной основе. Кроме того, бетонная смесь не сразу приобретает необходимую подвижность, что мы наблюдаем в последнем эксперименте при двойном увеличении дозировки данной добавки.

Таблица 2. Результаты испытаний бетонных смесей и бетона

Класс бетона В15 В20 В22,5 В25 В25 В25
Компоненты б/с кг/м3 Портландцемент ЦЕМ III/А 32,5Н СС 300 360 400 440 400 410
Песок средний 872 835 795 775 795 817
Щебень кубовидный 1100 1000 1000 1000 1030 1070
Химдобавка MasterRHEOBUILD 5555 3,0 3,6 4,0 4,4
Химдобавка Криопласт 3,6 7,6
Вода 188 200 200 200 180 172
Плотность б/с, кг/м3 2400 2400 2398 2406 2454 2464
Удобоукладываемость б/с (ОК), см
Через 15 мин.
Через 1 час
Через 2 часа
           
19 23 23 23 22 0
10,5 18,5 17,5 15,5 21 20
8 8 8 18 20
Прочность в 28 сут., МПа 31,4 35,8 41,8 45,7 53,3 57,3

Исходя из приведенных выше результатов исследований, сульфатостойкий шлакопортландцемент при работе с разными типами добавок в бетоны демонстрирует повышенную проектную прочность в разных классах. Соответственно, в данном случае возможно получение экономии его расхода на 1 м3 бетонной смеси – не менее 10% при работе с добавками на НСФ-основе и не менее 15% при работе с добавками на ПК-основе, что делает экономически целесообразным его применение, учитывая также его более низкую стоимость по сравнению с бездобавочным цементом.

Все цементы, произведенные группой компаний AKKERMANN cement, прошли обязательную сертификацию и успешно используются в 22 регионах Российской Федерации и в Республике Казахстан, что является гарантией их стабильных качественных характеристик. Бетоны на их основе демонстрируют высокую сохраняемость, прочность и долговечность. На территории завода в Новотроицке имеется полностью укомплектованная бетонная лаборатория, большая часть оборудования которой произведена немецкой фирмой Testing и привезена из Германии и Швейцарии. Благодаря высокой технической оснащенности современным оборудованием, отличной квалификации специалистов, технические эксперты группы компаний всегда готовы оказывать профессиональную техническую поддержку своим партнерам.

Библиографический список

1. ГОСТ 22266-2013. Цементы сульфатостойкие. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2014. – 9 с.
2. Филоненко К.А. Некоторые аспекты применения вяжущих веществ в монолитном строительстве // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015, №8(103), с. 132-140.

AKKERMANN бетон
Тел.: 8 (800) 550-56-02, доб. 2
info@akkermann.ru