Pucolánový portlandský cement
Na moderním trhu stavebních materiálů s různými produkty jsou někdy i profesionální stavitelé zmateni značkami a výrobci cementu. Představte si, že přijdete do obchodu a čelíte mnoha názorům na to, jaký materiál koupit. Známá situace, že? Obzvláště žhavě diskutované jsou aditivní a neaditivní cementy. Na jedné straně časem prověřený a osvědčený jako spolehlivý a odolný stavební materiál – cement bez přísad. Na druhou stranu neméně kvalitní, ale mnohem výnosnější – doplňkové. Koho byste tedy měli poslouchat? Kvůli nedostatku informací dávají vývojáři často přednost cementu bez přísad. Je mnohem snazší vybrat oblíbený, osvědčený materiál, než se spoléhat na rady, byť od zkušených profesionálů.
Ale přemýšlejte o tom, jste připraveni zaplatit více za stejný výsledek?
Firma Asia Cement nabízí ekonomičtější variantu – portlandský cement s aktivní minerální přísadou z pucolánu. Puzzolana, z italského pucolana, je složka na bázi sopečného popela, pemzy a hornin, která může dát betonu a omítce jedinečné vlastnosti. Z hlediska rozsahu použití se jedná o jednu z nejběžnějších přísad do moderních cementů. Zajímavé je, že použití pucolánu jako aktivní složky není vůbec novou technologií. Dokonce i ve starém Římě a Byzanci se tato přísada používala při stavbě akvaduktů, lázní, mol a příkopů pro odvodnění.
Nyní jsou nejdůležitější parametry cementu s pucolánem stanoveny státními normami. Regulují kvantitativní poměr složek ve složení a také řadu dalších charakteristik. V souladu s GOST musí pucolánový cement obsahovat alespoň 20-40% aktivních přísad. Hustota cementu je minimálně 3 – 3,1 g/cm3. Normální hustota cementové pasty je 31-32%. Při vytvrzení 28. den by měla být pevnost v tlaku od 42,5 do 62,5 MPa. Nastavení začíná po 60 minutách. Normalizovaná doba tuhnutí je 28 dní.
Rozsah použití pucolánového portlandského cementu v moderním stavebnictví
S pomocí cementů „Asia Cement“ EXTRA 500 (CEM II 42,5 A-P) a ULTRA 400 (CEM II 32,5 A-P) cementy se tak staví inženýrské sítě, podvodní a podzemní prvky vodních staveb, bytové a průmyslové základy, tunely, doly a mnoho dalšího. Tyto materiály se vyznačují vysokou přilnavostí k výztuži, což z nich dělá vynikající řešení pro lití železobetonových konstrukcí.
Navzdory poměrně podobným vlastnostem řady aditivních cementů od společnosti Asia Cement jsou nejziskovější a nejpraktičtější volbou pro soukromou výstavbu produkty značky ULTRA. Tento materiál je považován za příklad dobrého poměru cena/kvalita. Produkty ULTRA 400, na rozdíl od EXTRA 500, mají o něco menší aktivitu, ale dostačující pro použití v jakékoli oblasti soukromé výstavby. Fyzikální a technické parametry umožňují použití ULTRA tmelů při výstavbě bytových prostor, zednických a sádrokartonářských pracích, výstavbě slepých ploch a povrchových úpravách stěn. Materiál dokonale uspokojí jakékoliv potřeby zákazníka.
Portlandské cementy s pucolánovými přísadami mají oproti těm bez přísad řadu nepopiratelných výhod, a to:
1. Snížení rizika prasklin na hotovém povrchu při použití tohoto materiálu.
2. Výrobky konstruované autoklávovou metodou s použitím pucolánového cementu jsou odolnější a mají delší životnost.
3. Výsledný betonový povrch je kvalitnější a lze jej snadno opracovávat a leštit.
4. Pojiva přítomná v pucolánovém cementu zajišťují rychlé tuhnutí během lití.
5. Nižší kinetika nárůstu pevnosti a v důsledku toho snížená tvorba tepla snižují riziko smršťování během výstavby budov.
6. Betonové konstrukce z pucolánového cementu jsou vysoce odolné vůči agresivnímu působení mineralizované a sladké vody.
No, výhody kvality jsou zřejmé! Ale co účinnost?
Začněme tím, že hromadná výroba pucolánového cementu je mnohem levnější, a proto jsou náklady na tento výrobek na stavebním trhu nižší. Pokud jste si dříve mysleli, že nízká cena je indikátorem nedostatečné kvality materiálu, zahoďte takové stereotypy. Rozhodně se nejedná o pucolánový cement.
Existuje další významný argument ve prospěch hospodárnosti tohoto produktu. Objemová a měrná hmotnost pucolánu je nižší než u neaditivního cementu. V důsledku zavedení této přísady do kompozice se zvyšuje množství betonového roztoku ve výstupním objemu. Ze stejného důvodu, při stejném hmotnostním množství pojiva, pucolánový cement produkuje více vodotěsného betonu.
Cementy s aktivní minerální přísadou z pucolánu učiní Vaši stavbu nejen úspěšnou, ale i finančně rentabilní. Nyní je volba na vás!
Jedná se o hydraulické pojivo získané společným jemným mletím portlandského cementového slínku, potřebného množství sádry a aktivní minerální přísady nebo důkladným promícháním stejných materiálů, drcených odděleně. Obsah aktivních minerálních přísad v pucolánovém portlandském cementu podle GOST by měl být (v % cementové hmoty): přísady vulkanického původu, kalcinovaný jíl, glej nebo palivový popel – ne méně než 25 % a ne více než 40 %; přísady sedimentárního původu – ne méně než 20 % a ne více než 30 %. Množství aktivní minerální přísady vnesené do cementové kompozice závisí na její aktivitě. Čím je vyšší, tím méně přísady musí být do složení pucolánového portlandského cementu přidáno k chemické vazbě hydroxidu vápenatého vzniklého při hydrataci slínkové části cementu.
Vyrábíme cca 5 mil. tun pucolánového portlandského cementu Pro výrobu pucolánových portlandských cementů se používají různé druhy aktivních minerálních přísad. V cementárnách Brjansk, Krichevsky, Brotsensky, Akmyansky, Gigant a dalších se používá Bryansk tripoli s aktivitou asi 300 mg/g; Volskaja opoka stejné aktivity se používá v cementárnách Volsk a Bakanskaya opoka s aktivitou asi 250 mg/g v cementárnách Novorossijsk. Rostlina Alekseevsky konzumuje místní baňku s aktivitou asi 250 mg/g, rostlina Sengileevsky konzumuje místní tripoli s aktivitou asi 300 mg/g. K výrobě bílého portlandského cementu používají cementárny Shchurovsky a Tauz diatomit Kisatib s aktivitou asi 300 mg/g a závody ve střední Asii používají gliesh s nízkou aktivitou 30-50 mg/g. V továrnách na Dálném východě se používají sopečné tufy s aktivitou 50-70 mg/g; pemza a tuf přibližně stejné aktivity – v zakavkazské skupině cementáren, vitofyry s aktivitou asi 70 mg/g – v závodě Semipalatinsk. Popel z tepelné elektrárny se používá jako přísada do portlandského cementu v závodě Angarsk.
Technologické schéma výroby pucolánových portlandských cementů je konvenční. Spočívá v sušení aktivní minerální přísady a jejím dávkování ve stanoveném množství do cementových mlýnů pro společné mletí se slínkem v přijatém dávkování sádry. Sušení materiálu při teplotách nepřesahujících 479-573 K významně neovlivňuje aktivitu přísad. Náš výzkum však ukázal, že pokud tripoli obsahuje jílové nečistoty, pak sušení při 873-973 K mírně zvyšuje jeho aktivitu; Racionální teplota sušení přísad vulkanického původu by měla být stanovena na základě experimentálních studií.
K vytvrzování pucolánových portlandských cementů dochází v důsledku kombinovaného vlivu procesů hydratace slínkové části (fáze slínku) a reakcí chemické interakce hydrátových novotvarů s aktivními složkami přísady. Za prvé, přísady interagují s hydroxidem vápenatým přítomným v kapalné fázi vytvrzovacího systému. Tento proces je obvykle pomalý. Studie prokázaly, že při racionálním obsahu, např. 30 % tripoli v cementu, nebude hydroxid vápenatý zcela spojen s tripoli oxidem křemičitým ani po roce. K této reakci dochází, když cement tvrdne ve vodě nebo ve velmi vlhkém prostředí; Kalení na vzduchu během počátečního období je kontraindikováno, protože cementový kámen může vyschnout, což zpomalí nebo dokonce přeruší tuto reakci. U tvrdnoucího pucolánového portlandského cementu se koncentrace vápna v kapalné fázi snižuje jeho vázáním aktivní přísadou. To podporuje tvorbu nízkobazických hydrokřemičitanů vápenatých CSH(B) s poměrem C:S až 0,8, protože, jak již bylo uvedeno, zásaditost hydrokřemičitanu vápenatého (C:S) závisí na koncentraci hydroxidu vápenatého v kapalná fáze.
Při nízkých koncentracích vápna se vysoce zásadité hydrohlinitany vápenaté stávají nestabilními. V důsledku toho je pozorován jejich přechod na nízkoaxiální hydroalumináty. Je také možné, zejména při tepelné a vlhkostní úpravě, vytvářet vápenaté hydrogranáty. Při zvýšeném obsahu reaktivního (rozpustného) oxidu hlinitého v aditivu a jeho nízké aktivitě je možné, že v důsledku interakce s hydroxidem vápenatým může vzniknout další množství C3AH6. Vysoký obsah rozpustného oxidu hlinitého je obvykle charakteristický pro gliège, jílovité kameny a některé typy vulkanických tufů, což může vést k tvorbě dalšího množství hydrosulfoaluminátu vápenatého a změně sulfátové odolnosti a některých dalších vlastností pucolánových portlandských cementů.
Pucolánový portlandský cement se od portlandského cementu v mnoha ohledech liší. Jeho hustota je poněkud nižší a rovná se 2,7-2,9 g/cm3, proto při stejném hmotnostním dávkování poskytuje větší výtěžnost malty nebo betonu. Měkké sypké přísady – tripoli a diatomit ve složení cementu zvyšují normální hustotu cementové pasty na 35 % namísto 24-26 %; přísady vulkanického původu a umělé zvyšují normální hustotu v menší míře. To vede ke zvýšení potřeby vody u betonových směsí na bázi pucolánových portlandských cementů, což poněkud zpomaluje nárůst pevnosti betonu. Z hlediska doby tuhnutí se pucolánové cementy neliší od portlandského cementu. Vzhledem k tomu, že reaktivita aktivních přísad vulkanického původu, stejně jako gliège, se zvyšuje s disperzí, měla by být zvýšena jemnost mletí pucolánového portlandského cementu s těmito přísadami. Při použití volných hornin, jako je tripoli, se specifický povrch cementu během procesu mletí někdy zvyšuje v důsledku disperze přísady spíše než části slínku, což je třeba vzít v úvahu při výrobě těchto cementů.
Pucolánové portlandské cementy se vyznačují mírně pomalejším tvrdnutím za normálních teplot v raných fázích a při zkoušení v roztocích plastické konzistence nedosahují do 28 dnů ukazatelů pevnosti v tlaku charakteristických pro původní portlandské cementy. Při vytvrzování za mokra nebo ve vodě se pevnost pucolánového portlandského cementu časem zvyšuje a převyšuje pevnost původního portlandského cementu nejen v ohybu, ale i v tlaku. Náš výzkum ukázal, že při aktivním slínku, racionálním obsahu přísady a sádry a zejména při velmi jemném mletí lze výrazně zvýšit pevnost cementu.
Pro normální zvýšení pevnosti je nutné zajistit vysokou vlhkost v prostředí během počátečního období tvrdnutí cementu, po kterém může ztvrdnout na vzduchu, ale zvýšení pevnosti bude menší. Z hlediska odporu vzduchu je horší než portlandský cement. Pokles teploty pod cca 283 K prudce zpomaluje rychlost jeho tvrdnutí, což vyvolává nutnost umělého ohřevu. Paření urychluje tvrdnutí betonu pomocí pucolánových portlandských cementů, pokud však beton následně tvrdne ve vlhkých podmínkách nebo ve vodě, je vhodné použít tepelné a vlhkostní ošetření.
Nabobtnalé vápenaté hydrosilikáty vzniklé v důsledku chemické vazby hydroxidu vápenatého vyplňují mikropóry v maltách a betonu, což způsobuje zhutnění jejich struktury a činí je vodotěsnými. Tím se výrazně eliminuje možnost volného vyluhování vápna pod tlakem vody.
Pucolánové portlandské cementy mají zvýšenou pojivovou kapacitu, propůjčují maltovým a betonovým směsím větší plasticitu a tím i zpracovatelnost a neliší se od portlandského cementu, pokud jde o přilnavost k výztuži v železobetonu. Separace vody v cementových maltách a betonech je znatelně snížena měkkými přísadami (tripoly atd.). Když jsou pucolánové portlandské cementy hydratovány, vzniká méně tepla než u portlandského cementu; nahrazení 30-40 % slínku aditivem způsobuje pokles exotermie, ale neúměrný množství aditiva, protože při rovnoměrném rozložení jeho částic v cementu se zrna slínku vzdalují, což podporuje jejich hlubší hydrataci. Vývin tepla závisí na chemickém a mineralogickém složení původního slínku, aktivitě přísady a jemnosti mletí cementu. Množství tepla uvolněného při hydrataci pucolánových portlandských cementů proto nelze alespoň přibližně předem vypočítat a musí být stanoveno experimentálně. Pucolánové portlandské cementy se vyznačují zvýšeným smrštěním, které stejně jako tvorba tepla závisí na řadě faktorů. Znatelné zvýšení smrštění je spojeno se zvýšením potřeby vody při použití měkkých sypkých přísad – tripoli atd.
Pucolánové portlandské cementy se vyznačují větší schopností plastické deformace ve vlhkých podmínkách při konstantní teplotě než portlandský cement a betony na bázi těchto cementů se vyznačují vysokou odolností proti trhlinám, což je cenné zejména u masivních betonových vodních konstrukcí. Pucolánové portlandské cementy propůjčují maltám a betonu mírně sníženou mrazuvzdornost, zvláště když nedostatečně pevná malta nebo beton jsou v raných fázích tvrdnutí opakovaně (více než 100 cyklů) střídavě zmrazovány a rozmrazovány. Při použití pucolánových portlandských cementů, které obsahují aktivní minerální přísady s hutnou strukturou nezvyšující potřebu vody betonu, se mrazuvzdornost snižuje méně znatelně. K tomu dochází, když mráz postihne dlouho tvrdnoucí beton s již zvýšenou hustotou a pevností, například po dobu šesti měsíců zrání.
Pucolánový portlandský cement se vyrábí v jakostech 300, 400 a používá se především v konstrukcích vystavených sladké vodě: v podvodních konstrukcích při výstavbě říčních vodních staveb (přístavy, kanály, přehrady, zdymadla atd.); ve vodárnách; při výstavbě tunelů a jiných podzemních staveb, při hloubení dolů apod.; při zakládání a suterénu občanských a průmyslových staveb. Vzhledem k tomu, že pucolánový portlandský cement má sníženou propustnost vzduchu, není vhodné jej používat pro nadzemní železobetonové konstrukce za podmínek vytvrzování na vzduchu. Rychlé vysychání cementu může zastavit jeho tvrdnutí a způsobit vážné smršťování. Pucolánový portlandský cement nelze použít pro části konstrukcí nacházející se v zóně proměnlivého působení vody a vystavené neustálému vlhčení a vysychání, zmrazování a rozmrazování.
Jednou z důležitých vlastností pucolánových portlandských cementů je zvýšená síranová odolnost díky nízkému obsahu nevázaného hydroxidu vápenatého a zvýšené voděodolnosti. Popelové cementy. Popelové cementy jsou typem pucolánových portlandských cementů, regulovaných aktuálními specifikacemi. Získávají se společným mletím nebo smícháním portlaovaného cementového slínku a popílku s malým přídavkem sádry. Popílek je vedlejším produktem spalování některých druhů pevných paliv v prašném stavu a je zachycován elektrickými odlučovači a dalšími zařízeními. Jeho částice jsou hrubé a jemné a mohou obsahovat malé množství nespáleného paliva, které je škodlivou složkou. Popílek se dělí na kyselý a zásaditý. Popílek se svým složením blíží pálené hlíně s různým obsahem oxidu hlinitého a oxidů železa a vyznačuje se značným obsahem téměř kulovitých částic skla, dále křemene, mullitu atd. V závislosti na druhu spalovaného paliva a dalších podmínkách , aktivita popílku se výrazně liší, ale některé jejich typy mají dobré hydraulické vlastnosti.
GOST pro portlandský cement s minerálními přísadami umožňuje až 15% popílku v cementové kompozici. Jeho množství ve složení popílkového cementu je regulováno zavedenými normami pro pucolánový portlandský cement v rozmezí 25-40 %. Popílek se často používá při přípravě betonových směsí jako složka konvenčního a vodostavebního betonu a bylo zjištěno, že přidání 20-25 % popílku do betonové směsi vede k téměř odpovídajícím úsporám cementu při zachování pevnosti. betonu. Tepelná a vlhkostní úprava popelového cementu (betonu) je velmi účinná. Snížená potřeba vody u popílkových cementů zlepšuje voděodolnost a ve většině případů i síranovou odolnost betonu. Bylo zjištěno, že nové hydrátové fáze vzniklé v důsledku chemické interakce portlandského cementu s popelem poměrně rychle karbonizují, což zvyšuje pevnost cementového kamene. Hydratační produkty nového popílku jsou vytvořeny podle obvyklého vzoru pro portlandský cement a obsahují ettringit, portlaidit a odpovídající množství C-S-H gelu. V moderních podmínkách, kdy jsou potřeba nízkoenergetické technologie, je výroba a použití popílkových cementů velmi vhodná.