cement1Для виробництва бетону й особливо залізобетонних елементів раціональним є застосування швидкотверднучих і високоміцних цементів, що забезпечують прискорений ріст міцності виробів і зниження витрати в'яжучих на 1 м3 бетону. Найважливішим наслідком застосування швидкотверднучих (БТЦ) і високоміцних цементів (ВПЦ) є скорочення циклу теплової обробки і температури пропарювання, а в ряді випадків і перехід на безпропарювальну технологію виготовлення виробів.

На основі високоміцних цементів можливе виготовлення високоміцних бетонів, що дозволяють зменшити масу конструкцій і витрату арматури, перейти на тонкостінні конструкції.

До теперішнього часу розроблено чотири основні напрямки одержання ШТЦ і ВМЦ:

1. Оптимізація всіх переділів виробництва цементу при суворій регламентації технологічних параметрів.
2. Модифікування складу клінкерних мінералів, їх легування шляхом введення в сировинну суміш спеціальних добавок.
3. Введення в цемент спеціальних добавок, що сприяють кристалізації.
4. Синтез змішаних цементів, кожен з компонентів яких зміцнює елементи структури цементного каменю.

Для одержання високоміцних і швидкотверднучих цементів використовують сировинні суміші з максимальною реакційною здатністю, що залежить від фізико-хімічної природи сировинних матеріалів, їх хімічного складу і дисперсності. Підвищену реакційну здатністю мають "молоді" осадові породи, матеріали що мають склоподібну структуру – золи, шлаки і т.п.

Сировинна шихта повинна мати мінімальний вміст шкідливих домішок. Зерна кварцу повинні бути зосереджені у фракціях з розміром менше 15 мкм. При просіванні проби шихти на ситі №02 залишок має бути практично нульовим, на ситі №008 – 2...3%.

Клінкер ШТЦ містить підвищений вміст (60...65%) найбільш активних мінералів – трикальцієвого силікату С3S і трикальцієвого алюмінату С3А. Тонкість помелу його більш висока, питома поверхня складає приблизно 350 м2/кг. Збільшення в цементному клінкері вмісту C3S до 60...65% і питомої поверхні до 400 м2/кг і більш дозволяє одержати надшвидкотверднучі високоміцні цементи з міцністю на стиск 25...30 МПа через 1 добу і 80...90 МПа у віці 28 діб. Однак при цьому різко зростають енерговитрати, знижується продуктивність обладнання.

Для одержання ШТЦ і ВМЦ велике значення має тонкий помел і висока гомогенність сировинної суміші, сильний і рівномірний випал клінкера, правильний підбір виду і зольності палива, різке охолодження клінкера. Велике значення для активності клінкеру має його мікрокристалічна структура.

Однодобова міцність портландцементу визначається вмістом зерен менше 10 мкм, а дводобова – до 30 мкм. У ШТЦ і ВМЦ вміст фракцій цементу розміром менше 30 мкм повинен складати не менш 65...75%, в залежності від марки портландцементу він може досягати до 80%.

Забезпечення необхідного зернового складу ШТЦ і ВМЦ можливо при помелі в млинах, що працюють у замкненому циклі. При цьому однак має місце істотне (до 40...50%) зниження продуктивності помольних агрегатів.

Дослідженнями було показано, що вводячи невеликі добавки фосфатів, сульфатів, оксидів міді, галогенідів можна підвищити міцність цементу і швидкість її зростання.

Модифікування клінкеру легуючими добавками полягає в зміні ними властивостей евтектичних розплавів, що утворюються в сировинній шихті при випалі, зміні швидкості кристалізації С3S з розплаву, утворенні твердих розчинів у кристалах основних мінералів з підвищеною реакційною здатністю.

Введення добавок, що прискорюють кристалізацію (крентів) у цемент, дозволяє при твердінні цементу досягти необхідного оптимального ступеня перенасичення, при якому формується кристалічний зросток.

Кренти одержують з каоліну і сірчаної кислоти чи сірчанокислого заліза, а також з випаленого алуніту. При введенні в цемент 45...60 кг/т крентів міцність його підвищується на одну марку.
На сьогодні в ряді країн розроблені надшвидкотверднучі цементи, що дозволяють вже через 2...6 год. після замішування досягати міцність при стиску 5...20 МПа а в 28 діб – 70...80 МПа і більше.

Розроблено технологію фторвмісного надшвидкотверднучого портландцементу. Як сировинні матеріали для нього використовуються вапняк, шлаки вторинного переплавляння алюмінію, фторид кальцію і спеціальна добавка для утримання фтору в клінкері. Цемент, модифікований фтором, досягає через 6 год. нормального твердіння міцності на стиск 5...8 МПа. Застосування фторвмісного цементу дозволяє забезпечити при виробництві залізобетонних виробів необхідну розпалубну міцність вже через 1 год. теплової обробки.

Перспективним способом одержання надшвидкотверднучих цементів є введення до складу сировинних сумішей сульфату кальцію в кількості близько 10%. Сульфоалюмінати кальцію, що утворюються при випалі додають цементу здатності до швидкого твердіння, високу гідравлічну активність. Сировинним компонентом для виробництва сульфоалюмінатного клінкеру можуть бути фосфогіпс й інші промислові відходи.

Надшвидкотверднучий цемент – бесаліт одержують помелом клінкеру спеціального складу (сульфоалюмінатнобелітового) й гіпсу. Через 6 год. після замішування бесаліт при температурі 20°С здобуває міцності 7...15 МПа і більше, що дозволяє його використовувати для виготовлення збірних виробів і конструкцій без тепловологісної обробки.

Для бесаліту характерні короткі строки тужавлення – початок не раніше 5 хв., кінець не пізніше 1 год., що вимагає використання бетонної суміші негайно після виготовлення.

Технологія в'яжучих з низькою водопотребою (ВНВ), що також можна віднести до високоміцних цементів, заснована на тонкому помелі портландцементу в присутності добавки сухого суперпластифікатора і додатковому введенні мінеральних добавок. Нормальна густота ВНВ досягає 17...18%. В залежності від вмісту мінеральної добавки (в %) виготовляють ВНВ-100, ВНВ-50, ВНВ-30 та ін.

DMC Firewall is developed by Dean Marshall Consultancy Ltd