Pucolánový portlandský cement – vlastnosti a aplikace

Puzzolana je složka na bázi sopečného popela, pemzy a hornin, která slouží jako přísada do moderních druhů cementu. Pucolánový písek a popel, které vybuchla sopka, mohou betonu a omítce propůjčit jedinečné vlastnosti.

Portlandský cement je pojivo, které tvrdne ve vodě (nejlépe ze všech) nebo na vzduchu a které je složeno převážně z křemičitanů vápenatých. Produkt z jemně mletého slínku získaný rovnoměrným výpalem.

Z hlediska výroby a rozsahu použití je tento cement na prvním místě mezi všemi pojivy.

Jedná se o produkt z jemně mletého slínku získaného rovnoměrným výpalem až do slinování pečlivě dávkované surovinové směsi obsahující uhličitan vápenatý a jíl, případně přírodní suroviny příslušného složení (vápenné opuky).

Do cementového slínku se při mletí smí přidávat: až 15 % granulované vysokopecní strusky nebo aktivních minerálních (křemičitých) přísad, nebo až 10 % inertních přísad (vápenec, písek).
Pro získání vysoce kvalitního cementu musí být jeho chemické složení a následně i složení surové směsi stabilní. Obvyklé limity variace chemického složení tohoto cementu (slínku) jsou následující:

Oxid hořečnatý a anhydrid kyseliny sírové jsou nečistoty, které snižují kvalitu cementu; jejich obsah v cementu by neměl překročit: MgO – 4,5 % a SO3 – 3 %.

Suroviny pro portlandský cement by proto neměly obsahovat významné nečistoty MgCO3 a sloučeniny síry.

Pro výrobu silikátového cementu jsou vhodné suroviny obsahující cca 75-78 % CaCO25 a 22-2 % SiOa+Al2Oa+Fe3OXNUMX.

Některé přírodní vápenaté opuky mají toto složení.
V přírodě se však horniny, které splňují všechny stanovené požadavky, často nenacházejí. Proto je nutné používat umělé surovinové směsi dvou, někdy i tří různých hornin.

K přípravě takové směsi je nutné vzít hlavní surovinu s vysokým obsahem uhličitanu vápenatého (čistý vápenec, opukový vápenec, křída); Další složkou by měla být hlína nebo opuka, jílovitá opuka, vápenatá hlína.
Při výrobě portlandského cementu lze použít jak hustý vápenec, tak sypkou křídu; Druh suroviny ovlivňuje výběr zařízení.
Místo jílu nebo pro jeho částečnou náhradu lze použít jiné horniny obsahující také SiO2, Al2O3 a Fe2O3 (například jílovité břidlice, diatomit, tripoli), stejně jako odpady z různých průmyslových odvětví: vysokopecní struska, popel z ropných břidlic atd.

Pucolánový portlandský cement Jedná se o pojivo tvrdnoucí ve vodě nebo ve vlhkém prostředí, získané společným mletím nebo důkladným promícháním odděleně mletého portlandského cementového slínku a aktivní minerální (obvykle křemičité) přísady (tripolis, diatomit, tuf, tras, pemza atd.)

Přísada je předsušená. Jeho obsah tvoří 20-50% hmotnosti směsi.

K výrobě tohoto cementu by měl být použit vysoce kvalitní slínek. Při broušení se k regulaci tuhnutí cementu přidává jako obvykle dihydrát sádry. Výroba tohoto cementu vyžaduje méně paliva a jeho cena je nižší než u běžného cementu.

vlastnosti cementu

Pucolánový portlandský cement má světlejší barvu než běžný cement. Jeho specifická hmotnost (asi 2,8-2,9) a objemová hmotnost jsou menší než u běžného cementu. Pucolánový portlandský cement poskytuje při stejném hmotnostním dávkování vyšší výtěžnost a hustotu těsta, malty a betonu než běžný cement, v důsledku čehož jsou malty a betony vodotěsnější. Pro získání pasty normální hustoty je třeba do pucolánového portlandského cementu přidat více vody (až 30-40 %) a tvoří viskóznější směs než běžný cement.

Přečtěte si více

Odrůdy petržele: Naučte se o rozmanitosti a jejich použití | Rostlinné druhy

Díky tomu se snižuje zpracovatelnost betonových směsí; Aby se tomuto jevu zabránilo, je nutné mírně (o 5-10%) zvýšit spotřebu cementu v betonu nebo zavést plastifikační přísadu.
Jemnost mletí, doba tuhnutí a rovnoměrnost objemové změny popsaného cementu by měly být stejné jako u běžného cementu; v praxi však k nastavení dochází pomaleji.

Pucolánové značky portlandského cementu

V závislosti na pevnosti se pucolánový portlandský cement dodává v pěti stupních: 200, 250, 300, 400 a 500. Naše továrny vyrábějí tento cement pro stavbu největších vodních staveb.

U tohoto cementu by podle GOST neměla být pevnost v tlaku a v tahu vzorků ze standardního roztoku tuhé konzistence s normálním pískem v poměru 1: 3 (hmotnostně) nižší než hodnoty uvedené v tabulce 1.

Pevnost v tlaku a v tahu v kg/cm2

Podle nové metody bude mít tento cement při přechodu na zkoušení vzorků z roztoku plastické konzistence stupně od 150 do 300; pevnost v tlaku a ohybu nesmí být nižší než hodnoty uvedené v tabulce 2

Pevnost v tlaku a ohybu kg/cm2

V prvních dnech a týdnech po smíchání s vodou pucolánový portlandský cement tvrdne pomaleji než bez hydraulické přísady. Po šesti měsících tvrdnutí ve vodě získá tento cement obvykle stejnou pevnost jako cement (ze stejného slínku) bez přísad.

Pucolánový portlandský cement uvolňuje během tvrdnutí méně tepla než běžný cement. To přispívá ke stavbě masivních konstrukcí, ale komplikuje to zimní betonářské práce, protože může být vyžadováno umělé zahřívání betonu.

Charakteristický rys cementu

Charakteristickým rysem tohoto cementu je, že volný hydroxid vápenatý, uvolněný při tvrdnutí portlandského cementu, se spojuje s aktivním oxidem křemičitým v přísadě a vytváří s ní hydrosilikát vápenatý, který je podle reakce téměř nerozpustný ve vodě:
Ca(OH),+Si0+voda=Cao — Si02 — nH0.

Vazba většiny volného hydroxidu vápenatého má za následek, že dobře vytvrzený pucolánový Porsche cement není vyluhován sladkou vodou a při vhodném složení jeho slínkové části není ničen mořskými a jinými mineralizovanými vodami.

Pokud obsah trikalciumhlinitanu ve slínku takového cementu není větší než 8 %, pak se cement nazývá pucolánový portlandský cement odolný vůči síranům; cementový bacil se v něm netvoří. Proto je jeho trvanlivost v mořských a jiných mineralizovaných vodách mnohonásobně větší než trvanlivost běžného portlandského cementu. Tento cement je však stejně jako běžný cement náchylný ke škodlivým účinkům volných kyselin (včetně oxidu uhličitého) a koncentrovaných roztoků hořečnatých solí.

Aplikace pucolánového portlandského cementu

Pucolánový portlandský cement je vhodné použít v případech, kdy je požadována zvýšená fyzikální a chemická odolnost betonu a je zajištěno dobré vytvrzení ve vlhkém prostředí, a to:

při výstavbě podvodních, podzemních a vnitřních částí vodních staveb v mořské a sladké vodě (mola, náspy, doky, přehrady, zdymadla atd.);
v kanalizačních a vodovodních stavbách;
při stavbě tunelů a jiných podzemních staveb, při ražbě dolů apod.;
při výstavbě zavlažovacích a drenážních konstrukcí, zejména ve slaných a bažinatých půdách;
při zakládání základů a suterénních stěn obytných a průmyslových budov, pokud jsou vystaveny podzemní vodě obsahující nečistoty škodlivé pro běžný cement
při výrobě betonových výrobků v továrnách využívajících napařování

Přečtěte si více

Proč se motorová pila zastaví: důvody a řešení

Takový cement není vhodné používat v nadzemních železobetonových konstrukcích; Rychlé schnutí může oddálit tvrdnutí cementu a způsobit zvýšené smršťování.

Pokud jsou podmínky obzvláště suché, neměl by se používat pucolánový portlandský cement. Tento cement nelze použít v částech konstrukcí, které jsou vystaveny proměnlivým podmínkám vlhkosti a vysychání, mrazu a tání. Zde je nutné použít běžný nebo síran odolný portlandský cement.

Do skupiny pucolánových cementů patří cementy vyrobené společným broušením nebo důkladným promícháním běžného portlandského cementu (méně často vápna) s aktivní minerální (nejčastěji křemičitou) přísadou. Výroba cementů s těmito přísadami tvoří cca 10 % naší celkové produkce všech cementů. Výroba cementu se ještě více rozšířila v souvislosti s výstavbou velkých vodních staveb na Volze, Dněpru atd.

Aktivní minerální přísady do pucolánových cementů

Aktivní minerální přísady jsou jemně mleté látky, které ve směsi s vápnem dávají po předběžném vytvrzení na vlhkém vzduchu schopnost tvrdnout ve vodě.
Tyto stejné přísady, zaváděné do složení běžného portlandského cementu, vážou volný hydroxid vápenatý uvolněný při tvrdnutí cementu, přeměňují jej na nerozpustný křemičitan vápenatý a zvyšují tak odolnost cementu vůči působení sladkých a mineralizovaných vod.
Aktivní přísady (zejména oxid křemičitý) mleté a smíchané s vodou samy o sobě netvrdnou a tím se liší od ostatních přísad vysokopecní základní strusky.
V dávných dobách se u nás používala nejjednodušší aktivní přísada do vápna, mletá cihla.

Ve starověkém římském stavitelství se pucolán, sypká sopečná hornina, používal pro mořské stavby a přidával se do vápna. Odtud pochází název pucolánový pro aktivní přísady a „pucolánový“ pro cementy s těmito přísadami.

V Římě se také používaly drcené cihly. Mnohem později, v západní Evropě, začali používat další přírodní přísadu do stezek. V předrevolučním Rusku se v omezeném množství používaly přísady jako drcená cihla, vysokopecní struska a dovážené přísady (puzolány).

Aktivní minerální doplňky jsou široce používány. Většina přísad je levná a nevyžadují výpal, zlepšují odolnost cementu v agresivních vodách.
Tyto přísady jsou na základě chemického složení a vlastností kyselé, neboť obsahují převážně sloučeniny SiO2 a Al2O3. Jejich složení (v %) splňuje následující podmínku:
CaO+MgO : SiO2+Al2O3 méně než 1

Část oxidu křemičitého a oxidu hlinitého obsaženého v aditivech se rozpouští v alkáliích a absorbuje vápno, přičemž se zvětšuje objem; Tato část oxidu křemičitého (oxid hlinitý) se nazývá rozpustný nebo aktivní oxid křemičitý (oxid hlinitý).

Aditiva se dělí na přírodní a umělé.

Přírodní přísady do pucolánových cementů

Přírodní přísady jsou sedimentárního a vulkanického původu.
Sedimentární přísady se skládají převážně z amorfního oxidu křemičitého. Patří mezi ně horniny diatomit a tripoli.

Tvrdá odrůda tripoli se nazývá opoka. Existuje mnoho ložisek diatomitu a tripoli používaných v cementářském průmyslu (v Brjansku, Moskvě, Saratově a dalších regionech).

Sopečné přísady se získávají mletím trasu, tufu, pemzy a popela. Sopečné přísady obsahují méně rozpustného oxidu křemičitého než sedimentární.
Stezky jsou husté, kamenité a bohaté na oxid křemičitý. Nejznámější je Karadagská cesta na Krymu.

Přečtěte si více

Proč a k čemu kohouti kokrhají? Důvody, fotografie a videa - Populární vědecký časopis: Jak a proč

Umělé přísady do pucolánových cementů

Mezi umělé aktivní přísady patří:

1. Jílové materiály rozemleté na jemný prášek:

a) cement, tj. rozbité cihly nebo rozbité hliněné výrobky; Tyto materiály mají nízkou aktivitu a jsou v současnosti málo používané;
b) hlína je hlína vypálená při teplotě, která má za následek nejsilnější projev jejích aktivních vlastností, a mletá; Obvykle je optimální teplota vypalování 650-800°.

Cementit a jíl nečiní portlandský cement odolným vůči působení mineralizovaných vod. Proto je lze použít pouze do cementu určeného pro betonové konstrukce ve sladké vodě.

2. Kyselé vysokopecní strusky

3. Křemičitý odpad (zastaralý název – sishtof), bohatý na aktivní oxid křemičitý, se získává při extrakci oxidu hlinitého z jílu při výrobě síranu hlinitého. Je to jedna z nejaktivnějších přísad, pokud není kontaminována nečistotami.

4. Kyselé popely jsou popely některých druhů paliv, v jejichž složení převažuje oxid křemičitý a oxid hlinitý: popel z hnědého uhlí; rašelinový popel, popel z ropných břidlic

5. Spálené horniny vzniklé podzemním pálením uhelných slojí (tzv. glyage) nebo vypálené horniny na výsypkách uhelných dolů.