Портландцемент со шлаком приготовить

Как приготовить бетон с портландцемент со шлаком

Что такое шлакоцемент

Гранулированный доменный шлак, образующийся в виде отхода при выплавке черного металла, обладает свойствами общестроительного портландцемента – в тонко измельченном виде проявляет активные вяжущие свойства при взаимодействии с водой и продуктами гидратации клинкерных минералов входящих в состав обычного портландцемента.

При этом наблюдаются: относительно низкая температура тепловыделения, повышенная стойкость конструкций к воздействию пресных и сульфатных вод, повышенная жаростойкость, а также повышенная морозостойкость при использовании технологии пропаривания ЖБИ, изготовленных из бетона на основе цемента с добавлением шлака.

Соответственно, цемент со шлаком – это вяжущее вещество широкого применения, изготавливаемое по технологии измельчения обычного цементного клинкера, с добавлением гранулированного шлака (20-80%,оптимальное количество 50%) и природного гипса (не более 5%).

Для чего в цемент добавляют шлак? Основная причина введения в состав «вяжущего» отходов металлургической промышленности, не пониженное тепловыделение или превышенная стойкость к воздействию воды. Дело в том, что бетонный раствор из шлака и цемента обладает низкой себестоимостью относительно бетонного раствора на основе обычного портландцемента при всех прочих равных условиях.

Например, отпускная цена 1 мешка портландцемента марки ПЦ400-Д20 массой 50 кг производства ОАО «СУХОЛОЖСКЦЕМЕНТ» составляет 274.69 руб. В то же время отпускная цена 50 кг мешка цемента со шлаком этого производителя марки ЦЕМ II/A-Ш 32,5 Н, обладающего аналогичными характеристиками по прочности, составляет 180 руб.

Решив простую пропорцию: 274,69х100/180-100=52,6% определяем процент экономии на покупке цемента со шлаком относительно портландцемента. Полагаю, что такой ответ на вопрос, зачем шлак в цементе не нуждается в дополнительных комментариях.

Экономическое обоснование относительно низкой цены шлакопортландцемента – отсутствие в себестоимости значительных затрат на добычу, предварительное измельчение и предварительную обработку части основных компонентов.

Технические характеристики

Портландцемент должен по ГОСТу соответствовать таким техническим условиям:

1. В зависимости от поставленных целей, состав шлаковых гранул (образованные электротермометаморфическим или доменным методом) — 20-80%.
2. Содержание магния в клинкере не должно превышать 5-6%, чтобы не снизить качество бетона.
3. Гипс добавляется чистый природный, с добавлением фтора и фосфора, не выше 5% от объема клинкера.

Этот материал подразделяется по скорости затвердевания на 2 вида:

• твердеющий со средней скоростью;
• быстротвердеющий, когда добавляются ускорители, минеральные и вулканические присадки — пемза, пепел.

Состав такого бетона:

• шлак — 5 частей;
• цемент — 2 части;
• песок — 2 части.

Прочность затвердевающего бетона появляется через 1-2 недели. В прохладных условиях процесс затвердевания более долгий. Поэтому для его ускорения применяют тепловые пушки или другие устройства.

При использовании средств подогрева достаточная прочность достигается через месяц. Чем больше шлаков в составе, тем медленнее твердеет смесь.

Срок годности портландцемента со шлаком ниже намного, чем обычной сухой цементной смеси. Максимальный срок хранения с момента производства до 45 дней.

Просроченный стройматериал не пригоден к применению, потому что тогда снижаются водонепроницаемость и прочность производимого из этой смеси бетона.

Чем отличается портландцемент от шлакопортландцемента? Эти два материала заметно отличаются по многим показателям:

• портландцемент со шлаком стоит намного дешевле обычного;
• содержащий шлак материал менее плотный и конструкции из него намного легче;
• шлакосодержащий бетон становится прочным медленнее обычного портландцемента (примерно через 20 суток);
• шлакосодержащая бетонная смесь менее нагревается при экзотермической реакции во время затвердения, что усложняет проведение работ при низких температурах.

Где применяют цемент со шлаком

Сфера использования цемента этого вида аналогична сфере использования портландцемента:

• Производство тяжелых бетонов классов прочности В15-В30.
• Производство сухих строительных смесей.
• Изготовление плит перекрытия, бетонных панелей, колонн, балок, ригелей и других несущих конструкций зданий и сооружений, в том числе предварительно напряженных.
• Монолитное жилое и коммерческое возведение объектов.
• Производство элементов благоустройства территорий: тротуарная плитка, бордюрные камни, брусчатка.
• Все виды малоэтажного частного строительства: заливка: фундаментов, стен, плит перекрытия, стен и перекрытий погребов и т.п.

Портландцемент со шлаком – что это такое?

Гидравлическое вещество портландцемент с вяжущими свойствами, твердеющий не только на воздухе, но и в воде, успешно применяется в строительстве уже более двух столетий

Портландцемент со шлаком представляет собой смесь гипса, измельченного в порошок цементного клинкера и гранулированного бетонного шлака.

Шлаковые бетонные гранулы долгое время утилизировались как отходы. Но на практике, когда их попробовали добавлять в цемент, оказалось, что намного улучшились свойства этого материала, благодаря легким, долговечным гранулам.

Из портландцемента со шлаком сооружаются подземные, наземные, подводные конструкции, отличающиеся высокой прочностью.

Особенности материала

Портландцемент со шлаком представляет собой сухую смесь, состоящую из нескольких компонентов, производимую методом их тонкого помола. Показатели прочности материала еще больше увеличиваются при добавлении в него стекла, соды.

Портландцемент со шлакоблоком незаменим там, где требуется повышенная устойчивость к агрессивным средам — воздействию химических веществ, морской воды.

Этот материал, в отличие от других видов цементных составов, при создании монолитных конструкций исключает появление деформационных трещин во время застывания раствора.

Самый востребованный вид портландцемента со шлаком состоит из смеси:

• гидросиликата Calcium;
• измельченного металлургического шлака;
• щелочного металла;
• гидроалюмосиликата.

Такой материал обладает минимальной пористостью. Поэтому мало поглощает влаги, устойчив к низким температурам. Если к нему на этапах приготовления добавлять соответствующие компоненты, то улучшатся такие эксплуатационные свойства:

• морозоустойчивость;
• повышенная скорость затвердения;
• высокая коррозийная устойчивость;
• жаростойкость достигается до 800С;
• безусадочность.

Пропорции шлакоцемента для бетона

Как уже было сказано, шлакопортландцемент, является относительно недорогим аналогом портландцемента, поэтому его пропорции для приготовления тяжелого бетона разных марок соответствуют пропорциям портландцемента марки ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400)или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500).

Конкретные пропорции компонентов, как правило, указаны на упаковке продукта. В общем случае чтобы получить тяжелый бетон самой популярной марки М200, пропорции компонентов следующие: 1 часть шлакоцемента, 1,5 части песка, 3 части щебня, 0,8 части воды.

Бетон из шлака: как приготовить своими руками

Шлакобетонные смеси пользуются заслуженной популярностью не только в промышленном, но и в частном малоэтажном строительстве. Это обусловлено характеристиками данного материала. Шлаки, добавляемые в состав бетона, получают в качестве вторичного материала в металлургической промышленности.

Длительное время гранулированный материал считался просто отходами, но мировая практика доказала его целесообразность для применения в строительстве. Шлаковый бетон более легкий, нежели песчано-гравийный, отличается своей долговечностью, устойчивостью к колебаниям температуры, звукоизолирующими свойствами.

Наибольшей прочностью обладает именно металлургический материал в смеси с цементом. Также в качестве вяжущего агента могут выступать известь, гипс или даже глина. Активно используются две разновидности гранулированного шлака:

• с мелкими зернами (0,5-1,5 мм) – получается довольно тяжелый бетон высокой прочности с хорошей теплопроводностью;
• с крупными зернами (20-30 мм) – бетон более легкий, обеспечивает хорошую теплоизоляцию, но чуть менее долговечен.

Использовать разновидности крупнее 6 мм не рекомендуется, поскольку долговечность такого бетона будет неудовлетворительной. Более мелкие фракции предпочтительно заменить песком. Шлак для строительства должен быть максимально чистым, без примесей глины, почвы, органических элементов.

Учитывая свойства бетона с разной фракцией, для создания наружных стен часто смешивают крупные и мелкие зерна в пропорции 7:3 соответственно. Для внутренних перегородок можно взять на единицу больше мелкого шлака. Если вы хотите получить максимально прочную после застывания смесь, желательно полностью убрать фракцию 12 мм, а 20% самого мелкого шлака заменить песком.

Как приготовить шлакобетон

До начала приготовления смеси (примерно за несколько часов) необходимо увлажнить шлак водой, чтобы улучшить долговечность будущего бетона. Далее необходимо смешать компоненты в одной из указанных выше пропорций, хорошо перемешать. После добавления воды раствор следует вымесить до однородного состояния. Для получения средней марки бетона, можно использовать 4-5 частей шлака (фракционной смеси), 2 части цемента и 2 части песка.

Готовую массу желательно использовать в течение часа, максимальное время обработки – 1,5 часа. Более дешевым раствор можно сделать, смешав цемент с известью в соотношении 3:1. Стены дома могут быть возведены набивным методом (монолитная конструкция) или из приготовленных шлакобетонных блоков.

Особенности применения шлакоцемента

Состав данного продукта определяет ряд особенностей применения, на которые следует обратить особое внимание:

• Повышенное время схватывания и набора марочной прочности.
• Небольшой гарантированный период хранения – 45 суток.
• Необходимость в длительном тщательном уходе за конструкциями в жаркое время года – регулярном увлажнении и укрытии полиэтиленовой пленкой.
• «Капризность» по отношению к перепадам температуры.
• Ограниченное применение в условиях пониженной температуры окружающей среды.

В то же время, учитывая положительный баланс преимуществ и особенностей «вяжущего» этого вида можно утверждать что если стоит задача возведения здания при минимальных затратах на основные строительные материалы, шлакопортланцемент, является самым предпочтительным вариантом общестроительному портландцементу.

Выбор сырья и особенности хранения

Портландцемент на основе шлака следует на протяжении длительного времени выдерживать во влажной среде, поскольку преждевременное высыхание плохо влияет на его твердение. При достаточных показателях влажности и повышенных температурах ускоряется твердение, поэтому обработка портландцемент в автоклавах и камерах весьма эффективна.

Прочность строительного материала достигается выполнением мельчайшего помола. Благодаря таким действиям цемент быстрее твердеет и становится более прочным. Тонкость помола отвечает за такой показатель, как активность. С целью получения вяжущего высокого качества специалисты рекомендуют применять двухступенчатый или сепараторный помол.

В производстве шлакобетона может использоваться не любое сырье. Главным требованием в отношении шлака выступает отсутствие оксидов химических соединений, которые способны отрицательно влиять на характеристики получаемого строительного материала. С особым вниманием относятся и к чистоте шлака, он должен быть лишен глины, земли, золы и иного мусора. В производстве шлакобетона используют шлаки топливной и металлургической промышленности.

Прочность портландцемента достигается мельчайшим помолом (двухступенчатым или сепараторным).

Благодаря металлургическому шлаку получают максимально прочный бетон. Из всего разнообразия шлаков топливной промышленности наиболее подходящий класс – антрацитные породы. Непригодными для данных целей считаются продукты сгорания бурых углей, поскольку они содержат примеси, которые присоединены к шлаку на основе неустойчивых связей.

Не последние место в достижении чистоты, а как результат и прочности принадлежит правильному хранению, в процессе которого шлак перемещают не менее 3-х раз с места на место, тем самым позволяя избавиться от примесей извести и серы.

Шлаки пригодны для производства до тех пор, пока сохраняют кристаллическую структуру и не проявляют признаков распада, возникающих при переходе одних соединений в другие под действием влаги и газов, которые находятся в воздухе. Образующиеся соединения обладают большим объемом, поэтому переход сопровождается разрушением кусков шлака и растрескиванием.

Класс шлакобетона зависит от размеров зерен шлака, которые могут варьироваться в пределах 5-40 мм. Песок для получения смеси используют с размером гранул не более 5 мм. Благодаря наличию шлакового песка повышается ряд показателей бетона, среди которых плотность и прочность. Шлаковый щебень позволяет получить более легкий бетон, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, однако его прочностные характеристики будут иметь более низкий уровень.

Источник

Что это такое — цемент со шлаком, его применение, пропорции для бетона

Цемент со шлаком – строительный материал, применяемый во многих сферах для возведения наземных/подземных, подводных сооружений. Это вяжущий гидравлический компонент, производимый посредством измельчения цементного клинкера, шлака в гранулах (20-80%, но оптимально 50%) и гипса (максимум 5%).

На протяжении достаточно длительного времени в сфере строительства гранулированный шлак считали отходом, но потом начали применять шлаковые бетоны, оценив их долговечность и легкость. Материалы вторичного производства, так называемые отходы работы металлургической промышленности, с добавлением глины, гипса, смешанные с цементом, придают конструкции повышенную прочность.

Шлаковый цемент нашел широкое применение в сооружении железобетонных объектов, где установлены высокие показатели стойкости к воздействию агрессивных химических веществ. Эти бетонные смеси актуальны для монтажа монолитных построек. Так, в случае применения обычного цемента в больших конструкциях выделяется значительный объем тепла, который в процессе быстрого охлаждения может стать причиной появления деформаций и трещин. При использовании шлакобетона такой проблемы не возникает.

Самый распространенный цемент со шлаком – это созданный на соединении щелочного металла и гидросиликата Calcium, в тандеме с гидроилюмосиликатом и мелким металлургическим шлаком. Выполненные из данного материала конструкции дают минимальную пористость. Благодаря высокому качеству гидропоглощение минимально, а стойкость к низким температурам максимальная. Уже через сутки материал набирает около 30% прочности по нормативу.

Недостатки

Следует упомянуть, рассматривая цемент со шлаком, что это материал со сравнительно небольшим количеством минусов. Точнее, он один – при нарушении герметичности тары, в которой поставляется цемент, он теряет свою прочность уже через полтора месяца со дня производства.

Достоинства

Рассматривая цемент со шлаком, нужно тщательно изучить все нюансы и особенности. Несмотря на большое количество плюсов, основным достоинством шлакопортландцемента является более низкая себестоимость при прочих равных. Доменный гранулированный шлак, который появляется в качестве отходов выплавки черного металла, проявляет все те же свойства, что и обыкновенный цемент. При этом, предполагает и некоторые положительные свойства.

• Более низкая цена при условии тех же параметров и характеристик прочности.
• Небольшой показатель плотности и удельного веса не оказывают на фундамент и перекрытия существенного давления.
• Прекрасная жаропрочность материала – диапазон нагрева доходит до +800 градусов.
• Коррозийная стойкость на высоком уровне.
• Высокая скорость затвердевания.
• Повышенный показатель морозостойкости при применении технологии пропаривания железобетонных изделий.
• Сравнительно низкая температура тепловыделения.
• Великолепная стойкость монолита к воздействию сульфатных и пресных вод, другим агрессивным средам.

Технология производства

Цемент со шлаком пропорции для бетона может предполагать разные – все зависит от требуемых характеристик и параметров, условий эксплуатации итоговой конструкции. Обычно в составе шлакоцемента есть три компонента: клинкер, гипс и шлак. Но есть шлаковый бесклинкерный цемент, в котором объем шлака может достигать 90%. Такой материал стоит меньше, но сфера применения его достаточно ограничена.

• Высушивание шлака до уровня влажности менее 1%. В общем объеме материала его доля может варьироваться в пределах от 20 до 80%.
• Тщательный помол шлака с гипсом и клинкером в мельнице до получения тонкодисперсного гомогенного порошкообразного вещества. Одновременно осуществляется смешивание материалов и доля гипса не должна быть больше 5%.

Класс шлакоцемента определяется видом шлака – он бывает гранулированным, кислым, основным. На прочность влияет не столько физическая структура, сколько химическая формула. Гранулированные шлаки стоят меньше, но нужно помнить, что созданный на их основе раствор будет твердеть дольше обычного и в смесь шлак не стоит вводить в объеме более 50%.

Сферы применения портландцемента со шлаком

Цемент со шлаком применение нашел в самых разных сферах. Часто используют его в строительстве подводных железобетонных конструкций, на которые будет постоянно влиять водная среда. Также материал актуален для создании сухих смесей для производства панелей для стен, других конструкций. Этот тип цемента по характеристикам соответствует портландцементу марки М500.

• 10 – используется при выполнении теплоизоляционных работ
• 25-35 – актуален для строительства несущих конструкций/элементов
• 50 – лучший материал для создания наружных несущих стен, разного типа армированных перемычек, внутренних перегородок зданий и т.д.

Шлакобетон ценят за небольшой удельный вес, поэтому часто применяют на серьезных объектах. Таким образом удается существенно снизить нагрузку на конструктивные части и фундамент, сэкономить финансы и время при монтаже плит больших габаритов (за счет пониженной массы).

• Создание монолитных/сборных элементов в промышленном/частном строительстве
• Создание конструкций с необходимостью ускоренного твердения
• Производство бетонных коммуникационных труб
• Работы по монтажу дорог, где актуально быстрое схватывание раствора
• Строительство мостов, эстакад
• Замес растворов для кладки, оштукатуривания

Когда готовится цемент со шлаком, пропорции для бетона, нужно учитывать одну особенность – несмотря на все положительные свойства материала, через 3-4 десятка лет качество монолита резко снижается. Об этом моменте нужно помнить и вовремя принимать меры по предупреждению деформации конструкций/зданий.

Выбор сырья и особенности хранения

Производство шлакоцемента регулируют ГОСТы 10178-85 и 31108-2003: первый определяет марку прочности, второй – класс. При выборе материала ориентироваться лучше всего на лабораторный анализ.

• В составе доменного шлака должны быть 4 оксида: CaO, SiO2, Al2O3, MgO в общей пропорции 9:1.
• Объем оксида серы SO3 – максимум 3.5%
• В клинкере должны быть: MnO в объеме не больше 3%, также C3A и C3S

Прочность шлакоцемента гарантируется очень мелким помолом, который в ответе за быстрое твердение и высокую прочность. Именно тонкость помола влияет на активность. Если нужно получить высококачественное вяжущее (для фундамента, к примеру) лучше применять сепараторный либо двухступенчатый помол.

В смесь для приготовления шлакобетона добавляют далеко не любое сырье. Основное требование к шлаку – отсутствие в его составе оксидов химических соединений, способных плохо повлиять на свойства материала. Обязательное требование: шлак должен быть чистым, без любого рода примесей (земли, глины, золы и т.д.). Как правило, в цемент идут шлаки металлургической/топливной промышленности.

Большое значение для чистоты и прочности шлака имеет правильное хранение: шлак перемещают минимум 3 раза в местах хранения, избавляясь от примесей серы и известей. Материал пригоден для производства, пока в нем сохранена кристаллическая структура и отсутствуют признаки распада, появляющиеся под воздействием находящихся в атмосфере газов и влаги в процессе перехода одних соединений в другие. Эти соединения имеют большой объем, ввиду чего при переходе разрушаются и растрескиваются куски шлака.

Класс шлакобетона зависит от величины зерен шлака – они могут варьироваться в диапазоне 5-40 миллиметров. Для получения смеси песок берут фракции максимум 5 миллиметров. Шлаковый песок повышает многие показатели бетона, в том числе прочность и плотность. Из шлакового щебня производят легкий бетон, с прекрасными показателями теплоизоляции, но низкий прочностью.

Технические характеристики

Все свойства и параметры шлакобетона определяются ГОСТ 10178-85 и зависят от используемых в производстве компонентов (их качества и объема).

• В клинкере должно содержаться магния максимум 5-6%, в противном случае понижается качество бетона
• Шлаки в гранулах, произведенные электротермометаморфическим или доменным путем, входят в состав в объеме 20-80% и определяют плотность, прочность и другие характеристики
• Чистый гипс, полученный естественным путем с добавлением фтора и фосфора, включается в состав в объеме максимум 5%
• Чем больше в составе шлака, тем дольше затвердевает смесь и тем меньше тепла продуцируется реакцией гидратации
• Усадка шлакового цемента такая же, как и у обычного
• Жаропрочность находится в пределах +600-800 градусов
• При условии отсутствия плотной молекулярной консистенции, а также использующихся для активации веществ после застывания шлак не станет реагировать с водой, поэтому смесь часто используют в создании конструкций в условиях повышенной влажности

Шлакопортландцемент бывает быстротвердеющим и с нормальными параметрами твердения. Для активизации процесса в материал добавляют присадки – это специальные ускорители вулканического или минерального происхождения (это могут быть пемза, пепел). Произведенный из шлака бетон готовят в таком соотношении: 4-5 частей шлака, по 2 части песка и цемента.

Конструкции/здания достигают прочности уже в течение 7-14 дней. В прохладных условиях материал твердеет медленно, поэтому для ускорения процесса используются обработка теплом, добавка специальных присадок.

Портландцемент и шлакопортландцемент – отличия

Отличия обыкновенного портландцемента и материала на базе шлака определяют сферу использования смесей. Свойства и параметры достаточно сильно разнятся, поэтому до начала работ нужно все тщательно изучать.

• Цена портландцемента намного выше стоимости смеси со шлаком.
• Портландцемент при условии отсутствия присадок быстрее набирает прочность.
• Отличается состав – в цементе со шлаком есть также гипс, в портландцемент часто добавляют различные присадки-ускорители, пластификаторы и т.д.
• У шлакоцемента менее выражена экзотермическая реакция при застывании, благодаря чему бетон почти не греется, поэтому не может использоваться при низких температурах (но и усадки, деформаций дает меньше).
• Цемент со шлаком демонстрирует меньшие показатели плотности и массы готовых конструкций.

Классификация портландцемента со шлаком

Портландцемент со шлаком делится на разные классы, каждому из которых присущи определенные технические характеристики и параметры, отраженные в нормативных документах. Ниже представлены таблицы со всеми значимыми данными, без которых невозможно выполнить расчеты и начать работы.

Класс 300 по ГОСТ 10178-85

Класс 400

Класс 500

Приготовление бетона со шлаком

В составе шлакоцемента основными компонентами являются сам шлак, клинкер и гипс в разных пропорциях. Оптимальное соотношение указано в документах и сертификатах, процесс приготовления смеси идентичен работе с обычным цементом.

Состав смесей для приготовления шлакобетона

Чтобы получить шлакобетон средней марки, достаточно взять 4-5 частей фракционной смеси шлака, по 2 части песка и цемента. Удешевить раствор можно посредством смешивания цемента и извести в пропорции 3:1.

Как приготовить

За несколько часов до предполагаемого замеса раствора желательно увлажнить шлак водой для повышения длительности службы бетона. Потом все компоненты смешивают в нужных пропорциях, аккуратно перемешивают до однородности. Готовую массу используют в течение часа-полтора.

Шлаковый цемент – прочная и высокоэффективная смесь, которая часто используется в выполнении разнообразных ремонтно-строительных работ. Пропорции входящих в состав материалов можно менять для получения нужных свойств и характеристик.

Источник